Приложение п

(обязательное)

Расчет бетонных и железобетонных конструкций

П.1 Расчетные случаи

П.1.1 Общий случай расчета прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента (при любых сечениях, внешних усилиях и любом армировании)

Расчет сечений в общем случае (рисунок П.1) должен производиться из условия

M   (R_bS_b – Σσ_siS_si), (П.1)

при этом знак «плюс» перед скобкой принимается для внецентренного сжатия и изгиба, знак «минус» — для растяжения.

В условии (П.1):

М — в изгибаемых элементах — проекция момента внешних сил на плоскость, перпендикулярную прямой, ограничивающей сжатую зону сечения;

— во внецентренно сжатых и растянутых элементах — момент продольной силы N относительной оси, параллельной прямой, ограничивающей сжатую зону, и проходящей:

во внецентренно сжатых элементах — через центр тяжести сечения наиболее растянутого или наименее сжатого стержня продольной арматуры;

во внецентренно растянутых элементах — через точку сжатой зоны, наиболее удаленную от указанной прямой;

S_b — статический момент площади сечения сжатой зоны бетона относительно соответствующей из указанных осей, при этом в изгибаемых элементах положение оси принимается таким, как и во внецентренно сжатых;

S_si  — статический момент площади сечения i-го стержня продольной арматуры относительно соответствующей из указанных осей;

σ_si — напряжение в i-м стержне продольной арматуры, определяемое согласно требованиям настоящего пункта.

I – I — плоскость, параллельная плоскости действия изгибающего момента, или плоскость,

проходящая через точки приложения продольной силы и равнодействующих внутренних сжимающих и растягивающих усилий; 1 — точка приложения равнодействующей усилий в сжатой арматуре и в бетоне сжатой зоны; 2 — точка приложения равнодействующей усилий в растянутой арматуре

Рисунок П.1 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси железобетонного элемента, в общем случае расчета по прочности

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

(П.2)

(П.3)

В уравнении (П.2) знак «минус» перед N принимается для внецентренно сжатых элементов, знак «плюс» — для внецентренно растянутых.

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 или растяжении — условия, что точки приложения внешней продольной силы, равнодействующей сжимающих усилий в растянутой арматуре и равнодействующей усилий в растянутой арматуре (или внешней продольной силы, равнодействующей сжимающих усилий в бетоне и равнодействующей усилий во всей арматуре) должны лежать на одной прямой.

Если значение σ_si, рассчитанное по формуле (П.3), для арматуры классов S800, S1200, S1400 превышает βR_si, то напряжение σ_si следует определять по формуле

(П.4)

В случае когда определенное по формуле (П.4) напряжение в арматуре превышает R_si, в условия (П.1) и (П.2) подставляют значение σ_si, равное R_si с учетом соответствующих коэффициентов условий работы.

Напряжение σ_si вводится в расчетные формулы со знаком, полученным при расчете по формулам (П.3) и (П.4), при этом необходимо соблюдать следующие условия:

— во всех случаях R_si  σ_si  –R_sci;

— для предварительно напряженных элементов σ_si  σ_sсi, где σ_sсi — напряжение в арматуре, равное предварительному напряжению σ′_sрi, уменьшенному на σ_sс,u.

В формулах (П.2) – (П.4):

А_si — площадь сечения i-го стержня продольной арматуры, м²;

σ_spi — предварительное напряжение в i-м стержне продольной арматуры, принимаемое при коэффициенте γ_sp, назначаемом в зависимости от расположения стержня, МПа;

ξ_i — относительная высота сжатой зоны бетона, равная ξ_i = где h_0i — 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;

ω — характеристика сжатой зоны бетона, определяемая по формуле

ω = 0,85 – 0,008R_b; (П.5)

ξ_Ri, ξ_eli  — относительная высота сжатой зоны, отвечающая достижению в рассматриваемом стержне напряжений, соответственно равных R_si и βR_si; значения ξ_Ri и ξ_eli определяют по формуле

(П.6)

здесь  σ_sR = R_si + 400 – σ_spi – ∆σ_spi, МПа, — при определении ξ_Ri;

σ_s,eli = βR_si – σ_spi, МПа, — при определении ξ_eli.

Значения ∆σ_spi и коэффициента β определяют при механическом, а также автоматизированных электротермическом и электромеханическом способах предварительного напряжения стержневой арматуры классов S800 и S1200 по формулам:

(П.7)

(П.8)

при иных способах предварительного напряжения стержневой арматуры классов S800, S1200, а также для проволочной и канатной арматуры класса S1400 при любых способах предварительного напряжения ∆σ_spi = 0, β = 0,8.

В формулах (П.7) и (П.8) σ_spi принимается при коэффициенте γ_sp < 1,0 с учетом потерь.

Примечание — Индекс i означает порядковый номер стержня арматуры.

Диаграмма зависимости σ_s = F(ξ) напряжения σ_s в арматурном элементе i от относительной высоты сжатой зоны для «мягких» сталей (физический предел текучести) приведена на рисунке П.2.

Диаграмма зависимости σ_s = F(ξ) напряжения σ_s в арматурном элементе i от относительной высоты сжатой зоны для «твердых» сталей (условный предел текучести при ε_s,ocт = 0,002) без предварительного напряжения приведена на рисунке П.3.

Диаграмма зависимости σ_s = F(ξ) напряжения σ_s в арматурном элементе i от относительной высоты сжатой зоны для «твердых» сталей (S800, S1200, S1400) при наличии предварительного напряжения приведена на рисунке П.4.

Рисунок П.2 — Диаграмма зависимости напряжения в арматурном элементе i от относительной высоты сжатой зоны для «мягких» сталей (S240, S400, S500) (физический предел текучести)

Рисунок П.3 — Диаграмма зависимости напряжения в арматурном элементе i от относительной высоты сжатой зоны для «твердых» сталей без предварительного напряжения (условный предел текучести при

 — предварительное напряжение с учетом всех потерь;

Рисунок П.4 — Диаграмма зависимости напряжения в арматурном элементе i от относительной высоты сжатой зоны для «твердых» сталей (S800, S1200, S1400) при наличии предварительного напряжения

П.1.2 Расчет прочности сечений изгибаемых железобетонных элементов, имеющих плоскость симметрии

П.1.2.1 Расчет прямоугольных сечений (рисунок П.5) при следует производить из условия

(П.9)

при этом высоту сжатой зоны x следует определять по формуле

(П.10)

Рисунок П.5 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси изгибаемого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

Здесь и в других формулах допускается высоту h₀ принимать от равнодействующих усилий в арматуре A_p и A_s. При отсутствии напрягаемой арматуры h₀ = h₀₁.

Расчет продольного стыка плиты проезжей части ребристых пролетных строений автодорожных и городских мостов на прочность производится с введением к правой части формул (П.9) и (П.10) коэффициента условий работы, равного 0,8 — для бездиафрагменных и 0,9 — для диафрагменных пролетных строений.

П.1.2.2 Расчет тавровых, двутавровых и коробчатых сечений с плитой в сжатой зоне при следует производить в зависимости от положения границы сжатой зоны:

а) если граница сжатой зоны проходит в плите (рисунок П.6 а)), т. е. соблюдается условие

(П.11)

расчет производится как для прямоугольного сечения шириной в соответствии с П.1.2.1;

б) если граница сжатой зоны проходит в ребре (рисунок П.6 б)), т. е. условие (П.11) не соблюдается, расчет должен выполняться из условия

(П.12)

при этом высоту сжатой зоны бетона х следует определять по формуле

(П.13)

Рисунок П.6 — Форма сжатой зоны в сечениях железобетонных элементов с плитой в сжатой зоне:

a — при расположении границы сжатой зоны в плите;

б — то же, в ребре

П.1.2.3 Расчет изгибаемых элементов кольцевого сечения при соотношении внутреннего и наружного радиусов r₁/r₂  0,5 с арматурой, равномерно распределенной по длине окружности (при количестве продольных стержней не менее шести), должен производиться как для внецентренно сжатых элементов в соответствии с П.1.4.3, принимая вместо Nе_cη значение изгибающего момента M, а значение продольной силы N = 0.

П.1.2.4 Если рабочая напрягаемая арматура в изгибаемых железобетонных элементах автодорожных мостов не имеет сцепления с бетоном, то расчет сечений по прочности производится согласно П.1.2.1 и П.1.2.2, при этом в соответствующие формулы вместо расчетного сопротивления растяжению напрягаемой арматуры R_p применяется значение σ_p1 установившегося (за вычетом всех потерь) предварительного напряжения в напрягаемой арматуре.

Кроме этого, в составных по длине конструкциях следует дополнительно производить расчет по формулам сопротивления упругих материалов на расчетные нагрузки (с коэффициентом надежности по нагрузке), включая усилие от предварительного напряжения. На всех стадиях работы в стыках, не армированных ненапрягаемой арматурой, не допускаются растягивающие напряжения в зонах, где эти напряжения возникают от внешней нагрузки.

П.1.3 Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов

П.1.3.1 Внецентренно сжатые бетонные элементы с начальным эксцентриситетом e_c  r (см. 9.3.24) следует рассчитывать по устойчивости при соблюдении условия

N  φR_bA_b, (П.14)

где  φ — коэффициент, принимаемый по 9.3.24;

A_b  — площадь сжатого сечения элемента, м².

П.1.3.2 Расчет по прочности внецентренно сжатых бетонных элементов при e_c > r (r — ядровое расстояние по 9.3.24) производится в зависимости от положения нейтральной оси и значения a, определяемого по формуле

a = a_c – e_cη, (П.15)

где  a — расстояние от точки приложения продольной силы N до наиболее сжатой грани сечения с учетом коэффициента η, определяемое согласно 9.3.23;

a_c  — расстояние от оси, проходящей через центр тяжести всего сечения, до наиболее сжатой грани, м;

e_c — начальный эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести всего сечения, м.

При этом равнодействующая внешних сил должна находиться в пределах поперечного сечения элемента при соблюдении условия

e_cη  0,8a_c. (П.16)

П.1.3.3 При расчете внецентренно сжатых бетонных элементов таврового, двутаврового и коробчатого сечений с плитой в сжатой зоне (рисунок П.7) прочность сечения обеспечивается при соблюдении условия

(П.17)

при этом высота сжатой зоны определяется:

— при (нейтральная ось проходит в пределах ребра)

(П.18)

— при (нейтральная ось проходит в пределах сжатой плиты) для расчета по формулам (П.17) и (П.18) с заменой b на

Рисунок П.7 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном

к продольной оси внецентренно сжатого бетонного элемента

При расчете внецентренно сжатых элементов прямоугольного сечения прочность обеспечивается при соблюдении условия

N  R_bbx, (П.19)

при этом высота сжатой зоны определяется по формуле

x = h – 2e_cη. (П.20)

Кроме расчета по прочности в плоскости действия изгибающего момента элемент должен быть проверен расчетом по устойчивости с изгибом из плоскости действия момента (см. 9.3.24).

П.1.4 Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов

П.1.4.1 Внецентренно сжатые железобетонные элементы с расчетным эксцентриситетом e_c  r (см. 9.3.24) следует рассчитывать по устойчивости и прочности исходя из следующих условий:

а) расчет по устойчивости:

при наличии сцепления арматуры с бетоном

(П.21)

при отсутствии сцепления напрягаемой арматуры с бетоном

(П.22)

б) расчет по прочности:

при наличии сцепления арматуры с бетоном

(П.23)

при отсутствии сцепления напрягаемой арматуры с бетоном

(П.24)

В формулах (П.21) – (П.24):

_N — продольное сжимающее усилие от расчетных нагрузок (без учета усилия предварительного напряжения), кН;

φ — коэффициент продольного изгиба, принимаемый по 9.3.24;

_Rb — расчетное сопротивление бетона сжатию при расчете по прочности, МПа, принимаемое по таблице 23;

_Ab — полная площадь сечения элемента, м² (если площадь сечения арматуры превышает 3 %, то A_b заменяют на

R_sc, R_pc  — расчетные сопротивления арматуры сжатию, МПа, принимаемые по 9.4.3;

σ_pc — учитываемое в расчете, согласно 9.4.7, напряжение в напрягаемой арматуре, расположенной в сжатой зоне, МПа;

_σpc1 — установившееся предварительное напряжение в напрягаемой арматуре после про­явления всех потерь, МПа;

— площадь сечения соответственно всей ненапрягаемой и напрягаемой арматуры, м²;

n₁ — отношение модулей упругости, принимаемое по 9.2.20.

П.1.4.2 Расчет по прочности внецентренно сжатых железобетонных элементов таврового, двутаврового и коробчатого поперечного сечения с плитой в сжатой зоне с эксцентриситетом e_s > r при и ξ  ξ_y (рисунки П.6 и П.8) следует производить, используя условие

+ (П.25)

и определять e₀ по формуле

e₀ = e + e_c  (η – 1), (П.26)

где  N — продольная сила, кН;

η — коэффициент, определяемый по 9.3.23;

e — расстояние от точки приложения силы N до равнодействующей усилий в растянутой арматуре, м;

e_c — начальный эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести всего сечения (с учетом случайного эксцентриситета согласно 9.3.21), м;

σ_pc  — сжимающее напряжение в напрягаемой арматуре, МПа, расположенной в зоне, сжатой от внешней нагрузки, согласно 9.4.7.

Для прямоугольных сечений в формуле (П.25) принимается

Рисунок П.8 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении, нормальном к продольной оси внецентренно сжатого железобетонного элемента, при расчете его по прочности

Высоту сжатой зоны бетона x следует определять по формуле

(П.27)

Знаки при усилиях в формуле (П.27) соответствуют расположению силы N вне сечения.

При расчете двутавровых сечений с плитой в растянутой зоне свесы плиты не учитываются. Кроме расчета по прочности в плоскости действия изгибающего момента следует производить расчет по устойчивости с изгибом из плоскости действия момента.

Учет работы сжатой ненапрягаемой арматуры следует производить по 9.4.7. Однако если без учета этой арматуры а с ее учетом то расчет по прочности допускается производить, используя условие

(П.28)

Расчет на прочность внецентренно сжатых предварительно напряженных элементов при предварительном напряжении заменяется расчетом на нормативную нагрузку по образованию продольных трещин под нормативной нагрузкой (П.2.1.2) с ограничением сжимающих напряжений в бетоне значениями R_b;mc1, соответствующими классу передаточной прочности бетона.

П.1.4.3 Расчет внецентренно сжатых железобетонных элементов кольцевого сечения при отношении внутреннего r₁ и наружного r₂ радиусов r₁/r₂  0,5 с ненапрягаемой арматурой, равномерно распределенной по длине окружности (при количестве продольных стержней не менее шести), производится в зависимости от относительной площади сжатой зоны бетона, определяемой по формуле

(П.29)

В зависимости от значений ξ_cir в расчетах используются приведенные условия:

а) при 0,15 <  < 0,60

(П.30)

б) при ξ_cir = 0,15

(П.31)

где (П.32)

в) при ξ_cir  0,6

Ne₀ (П.33)

где (П.34)

В формулах (П.29) – (П.34):

A_b — площадь бетона кольцевого сечения, м²;

A_s,tot  — площадь сечения всей продольной арматуры, м²;

r_s — радиус окружности, проходящей через центры тяжести стержней рассматриваемой арматуры, м;

Эксцентриситет продольной силы e₀ определяется с учетом прогиба элемента согласно 9.3.21 – 9.3.23 и П.1.4.2.

При расчете элементов кольцевого сечения на совместное воздействие внецентренного сжатия и изгиба при соблюдении указанных выше требований к сечению при ненапрягаемой арматуре допускается использовать формулы (П.29) – (П.34), рекомендованные для расчета кольцевых сечений на внецентренное сжатие, но с учетом измененного значения эксцентриситета e₀, вызванного дополнительным влиянием суммарного изгибающего момента M, принимаемого по результирующей эпюре моментов с учетом принятого расположения сил, вызывающих изгиб элемента. При этом суммарное значение эксцентриситета e₀, входящего в формулы (П.30), (П.31) и (П.33), для конкретных сечений определяется с учетом суммарных значений моментов и нормальных сил для этих сечений. При определении значения критической силы N_cr, входящей в формулу (48) для определения коэффициента η, учитывающего влияние прогиба на прочность сечения, необходимо учитывать значение коэффициента φ_i по формуле (51).

П.1.4.4 Расчет элементов сплошного сечения с косвенным армированием и с ненапрягаемой продольной арматурой следует производить согласно требованиям П.1.4.1 Б) и П.1.4.2. В расчет следует вводить часть бетонного сечения, ограниченную крайними стержнями сеток поперечной арматуры или спиралью (считая по ее оси), и подставлять в расчетные формулы вместо R_b приведенную призменную прочность R_b,red. Гибкость элементов с косвенным армированием не должна превышать при армировании: сетками — 55, спиралью — 35 (где i_ef — радиус инерции вводимой в расчет части сечения).

Значения R_b,red следует определять по формулам:

а) при армировании сварными поперечными сетками

R_b,red = R_b + φμ_s,xyR_s, (П.35)

(П.36)

В формулах (П.35) и (П.36):

R_s — расчетное сопротивление растяжению арматуры сеток;

n_x, A_sx, l_x — соответственно количество стержней, площадь поперечного сечения и длина стержней сетки в одном направлении (считая в осях крайних стержней);

n_y, A_sy, l_y  — то же, в другом направлении;

A_ef — площадь сечения бетона, заключенного внутри контура сеток (считая по осям крайних стержней), м²;

S — расстояние между сетками (считая по осям стержней), если устанавливается одна сетка, то значение s принимается равным 0,07 м;

 — коэффициент эффективности косвенного армирования, определяемый по формуле

(П.37)

при (П.38)

В формуле (П.38) R_s и R_b принимаются в мегапаскалях, μ = μ_s,xy.

Площади поперечного сечения стержней сетки на единицу длины в одном и другом направлениях должны различаться не более чем в 1,5 раза;

б) при армировании спиральной или кольцевой арматурой

(П.39)

где  R_s — расчетное сопротивление арматуры спирали;

e_c — эксцентриситет приложения продольной силы (без учета влияния прогиба);

μ — коэффициент армирования, определяемый по формуле

(П.40)

здесь  A_s,cir  — площадь поперечного сечения спиральной арматуры, м²;

d_ef — диаметр части сечения внутри спирали, м;

s — шаг спирали, м.

При учете влияния прогиба на несущую способность элементов с косвенным армированием следует пользоваться требованиями 9.3.23, определяя момент инерции для части их сечения, ограниченной крайними стержнями сеток или заключенной внутри спирали. Значение N_cr, определенное по формуле (49), необходимо умножить на коэффициент (где c_ef равно высоте или диаметру учитываемой части бетонного сечения), а при определении δ выражение в формуле (52) следует заменить на (где Косвенное армирование учитывается в расчете при условии, что несущая способность элемента, определенная с учетом A_ef и R_b,red, превышает его несущую способность, определенную по полному сечению A_b и с учетом R_b (но без учета косвенной арматуры). Кроме этого, косвенное армирование должно соответствовать конструктивным требованиям 9.6.8.17.

П.1.4.5 При расчете элементов с косвенным армированием наряду с расчетом по прочности следует производить расчет, обеспечивающий трещиностойкость защитного слоя бетона. Этот расчет следует производить согласно требованиям П.1.4.1 Б) и П.1.4.2 под эксплуатационной нагрузкой (при γ_f = 1), учитывая всю площадь сечения бетона и принимая вместо R_b и R_s расчетные сопротивления R_bn и R_sn для предельных состояний второй группы, а также принимая расчетное сопротивление арматуры сжатию равным R_sc,ser, но не более 400 МПа.

П.1.5 Расчет центрально растянутых элементов

При расчете сечений центрально растянутых железобетонных элементов все расчетное усилие должно полностью восприниматься арматурой, при этом требуется соблюдение условия

N  R_sA_s + R_pA_p, (П.41)

где N — продольное растягивающее усилие, приложенное центрально, кН.

П.1.6 Расчет внецентренно растянутых элементов

Расчет сечений внецентренно растянутых железобетонных элементов следует производить в зависимости от положения продольной силы N исходя из следующих условий:

а) если продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в соответствующей арматуре (рисунок П.9 а)), причем все сечение растянуто, то в этом случае вся расчетная сила должна быть полностью воспринята арматурой и расчет следует производить, используя условия:

(П.42)

(П.43)

б) если продольная сила N приложена за пределами расстояний между равнодействующими усилий в соответствующей арматуре (рисунок П.9 б)) с расположением нейтральной оси в пределах ребра, то прочность сечения следует устанавливать из условия

(П.44)

Высоту сжатой зоны бетона x следует определять по формуле

(П.45)

Если полученное из расчета по формуле (П.45) значение x > ξ_yh₀, то в условие (П.44) подставляют x > ξ_yh₀, где ξ_y определяется согласно 9.4.8.

Учет работы сжатой арматуры следует производить согласно 9.4.7. Однако если без учета этой арматуры величина а с учетом ее то расчет по прочности следует производить из условия

(П.46)

Рисунок П.9 — Схема усилий и эпюра напряжений в сечении,

нормальном к продольной оси внецентренно растянутого железобетонного

элемента, при расчете его по прочности:

a — продольная сила N приложена между равнодействующими усилий в арматуре;

б — то же, за пределами расстояния между равнодействующими усилий в арматуре

П.1.7 Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента

Расчет по прочности наклонных сечений следует производить с учетом переменности сечения:

— на действие поперечной силы между наклонными трещинами (П.1.7.1) и по наклонной трещине (П.1.7.1 В));

— на действие изгибающего момента по наклонной трещине для элементов с поперечной арматурой (П.1.7.1 А)).

П.1.7.1 Расчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие поперечной силы

А) Для железо­бетонных элементов с поперечной арматурой должно быть соблюдено условие, обеспечивающее прочность по сжатому бетону между наклонными трещинами:

Q  0,3φ_w1φ_b1R_bbh₀, (П.47)

где  Q — поперечная сила на расстоянии не менее h₀ от оси опоры, кН;

φ_wi = 1 + ηn₁μ_w, при расположении хомутов нормально к продольной оси φ_wi  1,3,

здесь η = 5 — при хомутах, нормальных к продольной оси элемента;

η = 10  — то же, наклонных под углом 45°;

n₁ — отношение модулей упругости арматуры и бетона;

A_sw  — площадь сечения ветвей хомутов, расположенных в одной плоскости, м²;

S_w — расстояние между хомутами по нормали к ним, м;

b — толщина стенки (ребра), м;

h₀ — рабочая высота сечения, м.

Коэффициент φ_b1 определяют по формуле

φ_b1 = 1 – 0,01R_b.

Б) Расчет наклонных сечений элементов с поперечной арматурой на действие поперечной силы (рисунок П.10) следует производить из условий:

— для элементов с ненапрягаемой арматурой

(П.48)

— для элементов с напрягаемой арматурой при наличии ненапрягаемых хомутов

(П.49)

В формулах (П.48) и (П.49):

Q — максимальное значение поперечной силы от внешней нагрузки, рас­по­ло­женной по одну сторону от рассматриваемого наклонного сечения;

ΣR_swA_sisinα, ΣR_swA_sw  — суммы проекций усилий всей пересекаемой ненапрягаемой (наклонной и нормальной к продольной оси элемента) арматуры при длине проекции сечения c, не превышающей 2h₀;

ΣR_pwA_pisin, ΣR_pwA_pw — то же, в напрягаемой арматуре, имеющей сцепление с бетоном (если напрягаемая арматура не имеет сцепления с бетоном, то значение рас­чет­ного сопротивления R_pw следует принять равным установившемуся предва­рительному напряжению σ_pw1 в напрягаемой арматуре);

R_sw, R_pw — расчетные сопротивления ненапрягаемой и напрягаемой арматуры с уче­том коэффициента m_a4 или m_p4, определяемых по 9.2.13;

 — угол наклона стержней (пучков) к продольной оси элемента в месте пересечения наклонного сечения;

Q_b — поперечное усилие, передаваемое в расчете на бетон сжатой зоны над концом наклонного сечения и определяемое по формуле

(П.50)

здесь  b, h₀  — толщина стенки (ребра) или ширина сплошной плиты и расчетная высота сечения, пересекающего центр сжатой зоны наклонного сечения;

c — длина проекции невыгоднейшего наклонного сечения на продольную ось элемента, определяемая сравнительными расчетами согласно требованиям П.1.7.1 В);

m — коэффициент условий работы, определяемый по формуле

(П.51)

но принимаемый не менее 1,3 и не более 2,5,

_Rb,sh  — расчетное сопротивление на скалывание при изгибе (таблица 23);

τ_q — наибольшее скалывающее напряжение от нормативной нагрузки;

при τ_q  0,25R_b,sh проверку на прочность по наклонным сечениям допускается не производить, при τ_q > R_b,sh — сечение должно быть перепроектировано;

— усилие, воспринимаемое горизонтальной арматурой, Н;

(П.52)

здесь     — площадь горизонтальной напрягаемой и ненапрягаемой арматуры, см², пересекаемой наклонным сечением под углом β.

Рисунок П.10 — Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси железобетонного элемента, при расчете его по прочности на действие поперечной силы:

a — с ненапрягаемой арматурой;

б — с напрягаемой арматурой

Значение коэффициента K определяется из условия

. (П.53)

В сечениях, расположенных между хомутами, при β = 90°

В) Невыгоднейшее наклонное сечение и соответствующую ему проекцию на продольную ось элемента следует определять посредством сравнительных расчетов из условия минимума поперечной силы, воспринимаемой бетоном и арматурой. При этом на участках длиной 2h₀ от опорного сечения следует выполнять проверку наклонных сечений с углом наклона к опорному (вертикальному) сечению 45° — для конструкций с ненапрягаемой арматурой и 60° — с напрягаемой арматурой. При сосредоточенном действии нагрузки вблизи опоры наиболее опасное наклонное сечение имеет направление от нагрузки к опоре.

Г) При наличии напрягаемых хомутов угол наклона сечения к продольной оси элемента при дополнительной проверке по наклонным сечениям следует определять по формуле

где σ_mt  — значение главного растягивающего напряжения, МПа;

τ_b — значение касательного напряжения, МПа.

Д) Для железобетонных элементов без поперечной арматуры должно соблюдаться условие, ограничивающее развитие наклонных трещин:

(П.54)

Е) При расчете растянутых и внецентренно растянутых элементов при отсутствии в них сжатой зоны вся поперечная сила Q должна восприниматься поперечной арматурой.

При расчете внецентренно растянутых элементов при наличии сжатой зоны значение Q_b, вычисленное по формуле (П.50), следует умножить на коэффициент k_t, определяемый по формуле

(П.55)

но не менее 0,2 (N — продольная растягивающая сила).

П.1.7.2 Расчет сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие изгибающих моментов

А) Расчет наклонных сечений по изгибающему моменту (рисунок П.11) следует производить, используя условия:

— для элементов с ненапрягаемой арматурой

M  R_sA_sz_s + Σ^RsAswzsw + Σ^RsAsizsi; (П.56)

— для элементов с напрягаемой арматурой при наличии ненапрягаемых хомутов

M  R_pA_pz_p + Σ^RpApwzpw + Σ^RsAswzsw + Σ^RpApizpi, (П.57)

где  M — момент относительно оси, проходящей через центр сжатой зоны наклонного сечения, от расчетных нагрузок, расположенных по одну сторону от сжатого конца сечения;

_zsw, z_s, z_si, z_pw, z_p, z_pi  — расстояния от усилий в ненапрягаемой и напрягаемой арматуре до точки приложения равнодействующей усилий в сжатой зоне бетона в сечении, для которого определяется момент; остальные обозначения приведены в П.1.7.1 Б).

Продольная арматура стенок в расчете не учитывается.

Положение невыгоднейшего наклонного сечения следует определять путем сравнительных расчетов, проводимых, как правило, в местах обрыва или отгибов арматуры и в местах резкого изменения сечения.

Рисунок П.11 — Схема усилий в сечении, наклонном к продольной оси железобетонного элемента, при расчете его по прочности на действие изгибающего момента:

а — с ненапрягаемой арматурой;

б — с напрягаемой арматурой

Б) Для наклонных сечений, пересекающих растянутую грань элемента на участках, обеспеченных расчетом от образования нормальных трещин от нормативной нагрузки (при σ_bt < R_bt), расчет на действие момента допускается не производить.

В) При расчете по прочности на действие момента напрягаемую поперечную арматуру, не имеющую сцепления с бетоном, следует учитывать так же, как при расчете на поперечную силу по П.1.7.1 Б).

П.1.8 Расчет железобетонных элементов, работающих на кручение

П.1.8.1 Элемент, работающий на кручение, после образования трещин следует рассматривать как пространственную ферму, которая состоит из стержней продольной арматуры, являющихся параллельными поясами, и решетки из сжатых бетонных подкосов, образованных диагональными трещинами, и связывающих эти подкосы растянутых стержней поперечной арматуры.

П.1.8.2 Расчет элемента по прочности на кручение следует производить на основании уравнений равновесия внешних и внутренних сил, при этом рассматривают замкнутое коробчатое поперечное сечение. Толщина условной стенки коробчатого сечения должна быть не более толщины фактической стенки.

П.1.8.3 При расчете элементов, работающих на кручение, следует руководствоваться требованиями П2 к СНиП 3.06.07.

П.1.9 Расчет стыков на сдвиг

П.1.9.1 Клееные или бетонируемые стыки (плоские или с уступом) в изгибаемых составных по длине конструкциях следует рассчитывать на прочность при сдвиге по формуле

Q  0,45m_shN_a, (П.58)

где  Q — максимальное сдвигающее усилие от внешних нагрузок и предварительного напряжения в наклонной арматуре, взятых с коэффициентами надежности, соответствующими расчетам по первой группе предельных состояний;

0,45  — расчетное значение коэффициента трения бетона по бетону;

m_sh — коэффициент условий работы стыкового шва при сдвиге, определяемый для разных видов стыков по П.1.9.2;

N_a — усилие, воспринимаемое площадью рабочего сечения стыка, соответствующей сжатой части эпюры нормальных напряжений, кН.

При этом коэффициенты надежности к усилиям, возникающим в напрягаемой арматуре (вместо указанных в таблице 11 и 6.3.2), принимаются равными: γ = 1±0,1 — при числе напрягаемых пучков (стержней) n  10 и при n > 10.

В рабочее сечение стыка входит сечение стенки (ребра) и продолжение ее в верхней и нижней плитах.

При условии пересечения стыка в пределах стенки наклонными пучками, расположенными в закрытых заинъецированных каналах, в рабочее сечение стыка могут быть включены также прилегающие к стенке участки вутов и плиты протяженностью с каждой стороны не более двукратной толщины плиты (без вутов) или стенки, если она тоньше плиты.

При учете совместной работы на сдвиг клееного стыка и жестких элементов (уступов, шпонок и т. п.), воспринимающих поперечную силу, несущую способность жестких элементов следует принимать с коэффициентом сочетания, равным 0,7. При этом усилие, воспринимаемое жестким элементом, не должно превышать половины величины поперечной силы, действующей на стык.

П.1.9.2 Коэффициенты условий работы m_sh в формуле (П.58) следует принимать равными:

1,2 — для клееного плотного тонкого стыка с отверждением клеем;

1,0 — для бетонируемого стыка без выпусков арматуры;

0,25 — для клееного стыка с неотвержденным клеем с гладкой поверхностью торцов блоков;

0,45 — то же, с рифленой поверхностью торцов блоков.

П.1.9.3 В стыках составных по длине пролетных строений не допускаются растягивающие напряжения от расчетных постоянных нагрузок, учитываемых при выполнении расчетов по первой группе предельных состояний.

П.1.10 Расчет на местное сжатие (смятие)

П.1.10.1 При расчете на местное сжатие (смятие) элементов без косвенного армирования должно удовлетворяться условие

N  φ_locR_b,locA_loc, (П.59)

где  N — продольная сжимающая сила от местной нагрузки, кН;

_loc — коэффициент, принимаемый равным: при равномерном распределении местной нагрузки на площади смятия — 1,00; при неравномерном распределении — 0,75;

A_loc — площадь смятия, м²;

R_b,loc  — расчетное сопротивление бетона смятию, МПа, определяемое по формуле

R_b,loc = 13,5φ_loc1R_bt; (П.60)

(П.61)

В формулах (П.60) и (П.61):

R_bt  — расчетное сопротивление бетона растяжению для бетонных конструкций, МПа;

A_d — расчетная площадь, м², симметричная относительно площади смятия в соответствии со схемами, приведенными на рисунке П.12.

Рисунок П.12 — Схемы расположения расчетной площади A_d в зависимости от расположения площади смятия A_loc

П.1.10.2 При расчете на местное сжатие (смятие) элементов с косвенным армированием в виде сварных поперечных сеток должно удовлетворяться условие

N  R_b,redA_loc, (П.62)

где  A_loc — площадь смятия, м²;

R_b,red  — приведенная прочность бетона осевому сжатию, МПа, определяемая по формуле

R_b,red  R_bφ_loc,b + φμR_sφ_loc,s, (П.63)

здесь  

φ, μ  — соответственно коэффициент эффективности косвенного армирования и ко­эффициент армирования сечения сетками или спиралями (формулы (П.36), (П.37) и (П.40)) согласно П.1.4.4;

A_ef — площадь бетона, м², заключенного внутри контура сеток косвенного армиро­вания, считая по их крайним стержням, при этом должно соблюдаться условие A_loc < A_ef  A_d;

A_d — расчетная площадь, м², симметричная по отношению к площади смятия A_loc и принимаемая не более указанной на рисунке П.12.

Остальные обозначения следует принимать согласно П.1.10.1.

Бетон конструкции в зоне передачи на него сосредоточенных усилий (см. рисунок П.12) должен быть рассчитан на местное сжатие (смятие), а также по трещиностойкости с учетом местных растягивающих напряжений согласно П.2.2.7.

П.1.11 Расчет на выносливость

П.1.11.1 Расчету на выносливость подлежат элементы железнодорожных мостов, мостов под пути метрополитена, совмещенных мостов и плиты проезжей части автодорожных и городских мостов; при толщине засыпки менее 1 м — ригели рам и перекрытия прямоугольных железобетонных труб, включая места их сопряжения со стенками.

На выносливость не рассчитывают:

— бетонные опоры;

— фундаменты всех видов;

— звенья круглых труб;

— прямоугольные трубы и их перекрытия при толщине засыпки 1 м и более;

— стенки балок пролетных строений;

— бетон растянутой зоны;

— арматуру, работающую только на сжатие;

— железобетонные опоры, в которых коэффициенты асимметрии цикла напряжений превышают в бетоне 0,6, в арматуре — 0,7.

П.1.11.2 Расчет на выносливость элементов (или их частей) предварительно напряженных железобетонных конструкций, отнесенных к категориям требований по трещиностойкости 2а или 2б (см. 9.5.1), по сечениям, нормальным к продольной оси, следует производить по приведенным ниже формулам, подставляя абсолютные значения напряжений и принимая сечения элементов без трещин:

а) при расчете арматуры растянутой зоны:

_p,max = (_p1 – _el,c) + _pg + _pv  m_ap1R_p, (П.64)

(П.65)

б) при расчете бетона сжатой зоны изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов:

(П.66)

_bc,min = _bc1 + _bcg (П.67)

(знак напряжений при расчете статически неопределимых конструкций может изменяться на противоположный).

В формулах (П.64) – (П.67):

_p,max, _p,min — соответственно максимальное и минимальное напряжения в напрягаемой арматуре, МПа;

_p1 — установившиеся (за вычетом потерь) предварительные напряжения в напрягаемой арматуре растянутой зоны, МПа;

_el,c — снижение напряжений в напрягаемой арматуре растянутой зоны от упругого обжатия бетона согласно П.1.11.3;

_pg = n₁_btg — напряжения в арматуре от постоянной нагрузки, МПа;

_pν = n₁_btν — напряжения в арматуре от временной нагрузки, МПа;

где n₁  — отношение модулей упругости согласно 9.2.20;

m_ap1 — коэффициент условий работы арматуры, учитывающий влияние многократно повторяющейся нагрузки согласно 9.2.12;

R_p — расчетное сопротивление растяжению напрягаемой арматуры согласно 9.2.10;

_bc,max, _bc,min  — соответственно максимальное и минимальное сжимающие напряжения в бе­тоне, МПа;

_bc1 — установившиеся (за вычетом потерь) предварительные напряжения в бетоне сжатой зоны, МПа;

_btg, _bcg — напряжения в бетоне от постоянной нагрузки соответственно растянутой и сжатой зон, МПа;

_btv, _bcv — напряжения в бетоне от временной нагрузки соответственно растянутой и сжатой зон, МПа;

m_b1 — коэффициент условий работы бетона, учитывающий влияние многократно повторяющейся нагрузки согласно 9.1.9;

R_b — расчетное сопротивление бетона сжатию согласно 9.1.7.

Примечание — При расчете как на выносливость, так и на трещиностойкость, при определении напряжений в бетоне с учетом приведенного сечения, в формулах напряжения в арматуре, напрягаемой на упоры, принимают без их снижения от упругого обжатия бетона (если при расчете всю арматуру, имеющую сцепление с бетоном, включают в приведенные характеристики сечения).

П.1.11.3 Напряжения в напрягаемой арматуре следует вычислять с учетом их снижения от упругого обжатия бетона _el,c, которое при одновременном обжатии бетона всей напрягаемой на упоры арматурой следует определять по формуле

_el,c = n₁_bp. (П.68)

При натяжении арматуры на бетон в несколько этапов снижение предварительного напряжения в арматуре, натянутой ранее, следует определять по формуле

_el,c = n₁Δ_bm₁. (П.69)

В формулах (П.68) и (П.69):

n₁ — отношение модулей упругости согласно 9.2.20;

_bp — предварительное напряжение в бетоне на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры, вызываемое обжатием сечения всей арматуры, МПа;

Δ_b  — напряжение в бетоне на уровне центра тяжести арматуры, вызываемое натяжением одного пучка или стержня с учетом потерь, соответствующих данной стадии работы, МПа;

m₁ — количество одинаковых пучков (стержней), натянутых после пучка (стержня), для которого определяют потери напряжения.

П.1.11.4 Расчет на выносливость элементов железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой производится по формулам сопротивления материалов без учета работы бетона растянутой зоны. Этот расчет допускается производить по формулам, приведенным в таблице П.1.

Формулы таблицы П.1 могут быть использованы для определения по их левым частям значений _min и _max при вычислении коэффициентов ρ, приведенных в таблицах 29, 31 и 36.

При расчете по формуле _s  m_as1R_s следует учитывать требования П.1.11.1 о расчете на выносливость также и преимущественно сжатой арматуры при знакопеременных напряжениях.

Аналогичным образом следует выполнять расчет внецентренно растянутых элементов. При расчете центрально растянутых элементов все растягивающее усилие передается на арматуру.

Кроме расчета на выносливость, сечения должны быть рассчитаны по прочности.

Таблица П.1

Характер работы элемента	Расчетные формулы
Изгиб в одной из главных плоскостей:
проверка по бетону
проверка по арматуре
Осевое сжатие в бетоне
Внецентренное сжатие:
проверка по бетону	b  mb1Rb
проверка по арматуре	s  mas1Rs
Примечания — Обозначения:
M, N — момент и нормальная сила; Ired — момент инерции приведенного сечения относительно нейтральной оси без учета растянутой зоны бетона с введением отношения n к площади всей арматуры согласно 9.2.20; x′ — высота сжатой зоны бетона, м, определяемая по формулам упругого тела, без учета растянутой зоны бетона; mb1, mas1  — коэффициенты, учитывающие асимметрию цикла напряжений в бетоне и в ненапрягаемой арматуре (с учетом сварных соединений) согласно 9.1.9 и 9.2.12, вводимые к расчетным сопротивлениям соответственно бетона Rb и арматуры Rs; — расстояние от наружных соответственно растянутой и сжатой (или менее растянутой) граней до оси ближайшего ряда арматуры, м; Ared — площадь приведенного поперечного сечения элемента, м2, с введением отношения n, согласно 9.2.20, к площади поперечного сечения всей арматуры.

П.2  Расчет бетонных и железобетонных мостовых конструкций по предельным состояниям второй группы

П.2.1 Расчет по образованию трещин

П.2.1.1 Трещиностойкость железобетонных конструкций мостов и труб обеспечивается ограничениями возникающих в элементах растягивающих и сжимающих напряжений, а в бетонных конструкциях — сжимающих напряжений.

Предельные значения указанных напряжений принимаются в зависимости от условий, которые необходимо обеспечить:

а) появление (образование) трещин в элементах конструкции недопустимо;

б) появление трещин с ограниченным раскрытием их по ширине допустимо (возможно).

П.2.1.2 Образование продольных трещин от нормальных сжимающих напряжений во всех конструкциях и на всех стадиях их работы недопустимо.

Возникающие от действующих нормативных нагрузок и воздействий нормальные сжимающие напряжения _bx в сечениях элементов не должны превышать:

— в бетонных и железобетонных конструкциях с ненапрягаемой арматурой — расчетных сопротивлений R_b,mc2 (с учетом 9.2.20 и 9.5.5);

— в обжимаемой зоне бетона предварительно напряженных конструкций — расчетных сопротивлений R_b,mc1 (на стадии изготовления и монтажа) и R_b,mc2 (на стадии постоянной эксплуатации).

Возникающие в бетоне стенок предварительно напряженных балок главные сжимающие напряжения не должны во всех случаях превышать расчетное сопротивление бетона R_b,mc2.

П.2.1.3 Образование трещин, нормальных к продольной оси элемента (перпендикулярных направлению действия нормальных растягивающих напряжений), не допускается в конструкциях мостов, проектируемых по категории требований по трещиностойкости 2а, за исключением случая проверки на пропуск по мосту монтажного крана. При этом не исключается вероятность образования случайных поперечных трещин.

Для выполнения этих условий нормальные растягивающие напряжения в обжимаемом бетоне не должны превышать значений, указанных в таблице 40 и 9.5.5.

П.2.1.4 В конструкциях, проектируемых по категориям требований по трещиностойкости 2б, 3а, 3б и 3в, допускается образование поперечных трещин. При этом возможность образования поперечных трещин в конструкциях, проектируемых по категориям требований по трещиностойкости 2б и 3а, ограничивается двумя показателями, приведенными в таблице 40, — предельно допустимыми растягивающими напряжениями и расчетной шириной возможного раскрытия поперечных трещин.

Кроме этого, в предварительно напряженных конструкциях, проектируемых по категории требований по трещиностойкости 2б, следует обеспечивать «зажатие» поперечных трещин: предельные значения минимальных сжимающих напряжений в обжимаемом бетоне при отсутствии на мосту временной нагрузки должны быть не менее значений, приведенных в таблице 40.

П.2.1.5 Главные растягивающие напряжения в бетоне стенок предварительно напряженных балок должны ограничиваться с учетом отношения главных сжимающих напряжений _mc к расчетному сопротивлению бетона сжатию R_b,mc2, рассматривая сечение как сплошное.

Предельные значения главных растягивающих напряжений в зависимости от отношения указанных величин следует принимать не более приведенных в таблице П.2.

Таблица П.2

	Предельные значения главных растягивающих напряжений σmt, принимаемых в мостах
	железнодорожных	автодорожных и городских
0,52	0,68Rbt,ser, но не более 1,75 МПа	0,85Rbt,ser, но не более 2,15 МПа
0,80	0,42Rbt,ser	0,53Rbt,ser
Примечания 1  Для промежуточных значений отношения mc/Rb,mc2 предельные значения mt следует определять интерполяцией. 2  Предварительное значение главных растягивающих напряжений в бетоне зон, примыкающих к клееным стыкам в составных конструкциях пролетных строений, следует уменьшить на 10 %. Длина указанной зоны принимается равной высоте стыка в каждую сторону от стыка.

П.2.1.6 Главные сжимающие и главные растягивающие напряжения, указанные в П.2.1.2 и П.2.1.4, следует определять по формуле

(П.70)

где  _bx — нормальное напряжение в бетоне, МПа, вдоль продольной оси от внешней нагрузки и от усилий в напрягаемой арматуре с учетом потерь;

_by  — нормальное напряжение в бетоне, МПа, в направлении, нормальном к продольной оси элемента, от напрягаемых хомутов, наклонной арматуры и напряжений от опорной реакции, при этом распределение сжимающих усилий от опорной реакции следует принимать под углом 45°;

τ_b — касательное напряжение в бетоне стенки (ребра), МПа, определяемое по формуле

τ_b = τ_q + τ_t  m_b6R_b,sh , (П.71)

здесь τ_q — касательные напряжения от поперечной силы, МПа, определяемой от внеш­ней нагрузки и предварительного напряжения;

τ_t — то же, от кручения, МПа;

m_b6 — коэффициент, учитывающий воздействие поперечного обжатия бетона по 9.1.10;

R_b,sh  — расчетное сопротивление бетона скалыванию при изгибе, принимаемое по таблице 23.

При расчете стенок (ребер) составных по длине балок с бетонными стыками на главные напряжения по формуле (П.70), входящие в формулу касательные напряжения по контакту между поперечно обжатым бетоном стыка и блоками следует ограничивать значениями, приведенными в формуле (П.71), в правую часть которой, наряду с коэффициентом m_b6, необходимо вводить также коэффициент m_b15. При необжатых стыках вместо коэффициента m_b6 следует вводить коэффициент m_b15. Сечение бетона омоноличивания допускается учитывать при расчете по предельным состояниям второй группы, если расчетом обоснована, и конструктивно обеспечена передача сдвигающего усилия по контакту бетона омоноличивания с бетоном блоков и если скалывающие напряжения в бетоне по контакту не превышают 0,5R_b,sh по таблице 23. Сечение инъецированного раствора в закрытых каналах допускается учитывать в расчете полностью.

Определение нормальных и касательных напряжений в элементах высотой, изменяющейся по длине пролета, следует выполнять с учетом переменности сечения.

П.2.2 Расчет по раскрытию трещин

П.2.2.1 Ширину раскрытия нормальных и наклонных к продольной оси трещин a_cr, см, в железобетонных элементах, проектируемых по категориям требований по трещиностойкости 2б, 3а, 3б и 3в, следует определять по формуле

(П.72)

_где   — растягивающее напряжение, МПа, равное для ненапрягаемой арматуры напряжению _s в наи­более растянутых (крайних) стержнях, для напрягаемой — приращению напряжений Δ_p после погашения обжатия бетона;

E — модуль упругости соответственно для ненапрягаемой (E_s) и напрягаемой (E_p) арма­туры, принимаемый по таблице 33;

ψ — коэффициент раскрытия трещин, определяемый в зависимости от радиуса армирования (учитывает влияние бетона растянутой зоны, деформации арматуры, ее профиль и условия работы элемента) и принимаемый по П.2.2.5;

Δ_cr  — предельное значение расчетной ширины раскрытия трещин, см, принимаемое по таблице 40.

П.2.2.2 При определении ширины раскрытия трещин по формуле (П.72) при смешанном армировании значение /E с учетом растягивающих напряжений в ненапрягаемой арматуре _s и приращения напряжений в напрягаемой арматуре Δ_p после погашения предварительного обжатия бетона до нуля определяется по формуле

(П.73)

где  ψ₁ — коэффициент раскрытия трещин для ненапрягаемой арматуры, принимаемый по П.2.2.5;

ψ₂  — то же, для напрягаемой арматуры — по П.2.2.5.

П.2.2.3 Растягивающие напряжения _s в поперечной и продольной арматуре стенок (ребер) балок допускается определять по формуле

(П.74)

где _bt  — напряжение в предварительно напряженных балках, МПа, не имеющих напрягаемых хомутов, принимаемое равным главному растягивающему напряжению _mt на уровне центра тяжести сечения, в балках с ненапрягаемой арматурой — равным касательному напряжению τ на том же уровне;

 — коэффициент армирования стенки стержнями, пересекающими наклонное сечение (между вутами поясов), определяемый как отношение проекции площадей сечения этих стержней на нормаль к наклонному сечению — к площади бетона наклонного сечения;

 — коэффициент, учитывающий перераспределение напряжений в зоне образования наклонных трещин, определяемый по формуле

(П.75)

здесь l_i   — длина предполагаемой наклонной трещины на участке между вутами поясов, см (в тавровых балках начало наклонного сечения принимается от крайнего, в сторону нейтральной оси, ряда растянутой арматуры); наклон трещин следует принимать по П.1.7.1 В) в поперечной арматуре на нормаль к наклонному сечению.

П.2.2.4 При определении ширины нормальных трещин в растянутой зоне предварительно напряженных элементов следует учитывать всю растянутую арматуру.

При определении ширины трещин в предварительно напряженных сваях допускается учитывать всю арматуру растянутой зоны.

Приращение растягивающего напряжения Δ_р в напрягаемой арматуре согласно П.2.2.1, возникающее после снижения под временной нагрузкой предварительного сжимающего напряжения в бетоне до нуля, допускается определять по формуле

(П.76)

где  _bt  — растягивающее напряжение в бетоне на уровне центра тяжести площади растянутой зоны бетона, МПа;

_p — коэффициент армирования, определяемый как отношение учитываемой в расчете площади поперечного сечения продольной арматуры к площади всей растянутой зоны бетона (арматура, не имеющая сцепления с бетоном, при вычислении _p не учитывается).

При смешанном армировании напряжение в бетоне _bt определяется на уровне центра тяжести той части площади растянутой зоны бетона, в пределах которой растягивающие напряжения не превышают 1,4_bt,ser.

Напряжения в ненапрягаемой арматуре при смешанном армировании допускается определять по формуле

где  _bts  — напряжения в бетоне на уровне центра тяжести части площади A_bts растянутой зоны бетона, в пределах которой напряжения в бетоне превышают 1,4_bt,ser;

П.2.2.5 Коэффициенты раскрытия трещин ψ следует принимать в зависимости от радиуса армирования R_r, см, равными:

0,35R_r — для гладкой стержневой арматуры арматурных пучков из гладкой проволоки и для стальных закрытых канатов;

  — для стержневой арматуры периодического профиля, проволок периодического профиля, пучков из этой проволоки, канатов класса К-7 и пучков из них и стальных канатов со спиральной и двойной свивкой, а также для любой арматуры в стенках.

П.2.2.6 При расчете ширины раскрытия нормальных трещин радиус армирования R_r, см, следует определять по формуле

(П.77)

где  A_r  — площадь зоны взаимодействия для нормального сечения, м², принимаемая ограниченной наружным контуром сечения и радиусом взаимодействия r = 6d;

β — коэффициент, учитывающий степень сцепления арматурных элементов с бетоном согласно таблице П.3;

n — число арматурных элементов с одинаковым номинальным диаметром d;

d — диаметр одного стержня, м (включая случаи расположения стержней в группах).

Для непрямоугольных сечений с арматурой, равномерно распределенной по контуру, радиус взаимодействия r принимается равным 3d.

Для пучков и канатов d соответствует наружному контуру арматурного элемента, а r = 5d.

Таблица П.3

Вид армирования конструкции	Коэффициент 
Одиночные стержни (гладкие и периодического профиля), одиночные проволоки периодического профиля или арматурные канаты класса К-7	1,0
Вертикальные ряды из двух стержней (без просветов), группами из сдвоенных стержней (с просветами между группами стержней)	0,85
То же, из трех стержней (с просветами между группами стержней), стальные канаты со спиральной и двойной свивкой, пучки из арматурных канатов класса К-7	0,75
Пучки с количеством проволок до 24 включ.	0,65
Пучки с количеством проволок св. 24 или стальные закрытые канаты	0,5

Радиус взаимодействия r следует откладывать от крайнего, ближайшего к нейтральной оси ряда стержня. Если в крайнем ряду установлено менее половины площади поперечного сечения стержней по отношению к площади арматуры в каждом из остальных рядов, то r следует откладывать от предпоследнего ряда с полным количеством стержней; в круглых сечениях r следует откладывать от оси наиболее напряженного стержня в сторону нейтральной оси, а при пучках стержней — от оси внутреннего стержня наиболее напряженного пучка.

Зона взаимодействия не должна выходить за нейтральную ось, и ее высота не должна превышать высоту сечения, а в центрально растянутых элементах — принимается равной всей площади сечения. В круглых сечениях площадь зоны взаимодействия и радиус армирования следует определять для наиболее напряженного стержня или пучка.

При расчете ширины наклонных трещин радиус армирования следует определять по формуле

(П.78)

где A_r — площадь зоны взаимодействия для наклонного сечения, м², определяемая по формуле

A_r = l_ib,

здесь l_i  — длина наклонного сечения стенки по П.2.2.3;

b — толщина стенки, м;

n_i, n_w, n₁ — количество соответственно наклонных стержней, ветвей хомутов и продольных стержней в пределах наклонного сечения;

d_i, d_w, d₁ — диаметры соответственно наклонных стержней (или пучков), хомутов и продольных стержней, пересекающих наклонное сечение в пределах стенки, м;

  — углы между наклонными стержнями (или пучками), хомутами, продольными стержнями и нормалью к наклонному сечению, …, согласно рисунку П.13.

1 — нормаль; 2 — хомут; 3 — наклонное сечение; 4 — продольная арматура; 5 — касательная к пучку; 6 — вут

Рисунок П.13 — Проекции усилий

П.2.2.7 Трещиностойкость элементов от местных напряжений, вызываемых сосредоточенно приложенными силами предварительного напряжения, и изгиб стенок (балок) от местной нагрузки допускается обеспечивать установкой дополнительной арматуры, воспринимающей передающееся на нее с бетона все растягивающее усилие от местных воздействий в предположении образования трещин на рассматриваемом участке. При этом вычисленная ширина трещин не должна превышать нормированную для категорий требований по трещиностойкости 3б или 3в (см. таблицу 40). Для участков, где указанные напряжения не превышают 0,4R_bt,ser, армирование разрешается осуществлять конструктивно.

При расчете бетона на местное сжатие под анкером усилие, передаваемое последним, следует принимать равным: при натяжении арматуры на бетон — 100 %, при натяжении на упоры пучка с внутренним анкером — 30 % усилия в арматуре.

П.3 Определение прогибов и углов поворота

П.3.1 Прогибы, углы поворота и продольные перемещения вычисляются по формулам строительной механики в зависимости от кривизны элементов 1/ρ, а также от относительных продольных перемещений, которые определяются исходя из гипотезы плоских сечений для полных (упругих и неупругих) деформаций.

Прогиб f или угол поворота , обусловленные деформациями изгиба элемента, следует определять по формуле

(П.79)

где   — при определении прогиба f — функция изгибающего момента от единичной силы, приложенной в направлении искомого прогиба f, при определении угла поворота  — функция изгибающего момента от единичного момента, приложенного в направлении искомого угла поворота;

— кривизна элемента в том же сечении от нагрузки, под которой определяется прогиб или угол поворота (знак принимается в соответствии со знаком изгибающего момента в указанном сечении).

В формуле (П.79) суммирование производится по всем участкам (по длине пролета), различающимся законами изменения величин и

Вычисление прогибов (углов поворота) допускается производить численными приемами, используя выражение

(П.80)

в котором и — средние значения момента и кривизны на отдельных участках длиной Δx, где изменение указанных параметров имеет плавный характер.

П.3.2 Кривизну предварительно напряженных элементов, в которых пояса отнесены к категориям требований по трещиностойкости 2а, 2б и 3б, допускается определять как для сплошного сечения по формуле

(П.81)

где  M_p, M_g, M_ν  — моменты в рассматриваемом сечении, создаваемые соответственно усилием в напрягаемой арматуре, постоянной и временной нагрузками;

— жесткости сечения при длительном воздействии соответственно усилия в напрягаемой арматуре и постоянной нагрузки;

B — жесткость сплошного сечения при кратковременном действии нагрузок.

Значения перечисленных жесткостей допускается определять согласно П.4.

Допускается правую часть формулы (П.81) определять другими методами, обоснованными в установленном порядке.

Моменты от предварительного напряжения следует вычислять исходя из напряжений в арматуре, соответствующих стадиям работы конструкции: на стадии обжатия — за вычетом первых потерь; на последующих стадиях, в том числе и на стадии эксплуатации, — за вычетом также и вторых потерь согласно приложению С.

Значения изгибающих моментов M_g при навесном монтаже следует определять с учетом веса монтируемых блоков и других возможных строительных нагрузок. При определении жесткостей и учитывается влияние усилия предварительного напряжения и длительности действия нагрузки.

П.3.3 Кривизну элементов с ненапрягаемой арматурой, в которых пояса отнесены к категории требований по трещиностойкости 3в, следует определять по формуле

(П.82)

где     — жесткость сечения при действии постоянной нагрузки с учетом образования трещин и ползучести бетона;

— жесткость сплошного сечения при кратковременном действии временной нагрузки с учетом образования трещин.

При вычислении кривизны элементов допускается принимать, что вся постоянная нагрузка действует в бетоне одного возраста, отвечающего приложению наибольшей части этой нагрузки.

Определение кривизны железобетонных элементов с напрягаемой арматурой на участках с трещинами (шириной, превышающей 0,015 см) в растянутой зоне допускается производить в соответ­ствии с требованиями СНБ 5.03.01.

П.3.4 При вычислении прогибов балок с ненапрягаемой арматурой (если ширина трещин в бетоне не превышает 0,015 см) по формулам сопротивления упругих материалов, а также для расчета перемещений опор, столбов, свай-оболочек (в том числе заполненных бетоном) независимо от определяемой ширины раскрытия трещин сечения допускается жесткость определять по формуле

B = 0,8E_bJ_b, (П.83)

где J_b — момент инерции бетонного сечения.

Расчет перемещений массивных бетонных и железобетонных элементов (опор) от временной и постоянной нагрузок допускается производить с учетом жесткостей, определенных по полным сечениям элементов без учета ползучести и усадки бетона.

П.4  Определение жесткостей сечений железобетонных элементов для расчета прогибов и углов поворота с учетом ползучести бетона

П.4.1 Жесткость сечения предварительно напряженного элемента (целого по длине) при длительном воздействии усилия предварительного напряжения или постоянной нагрузки приложенных в моменты времени t_i, рекомендуется определять по формуле

(П.84)

где k — коэффициент, учитывающий влияние неупругих деформаций бетона при кратковременном приложении нагрузки и принимаемый равным 0,85;

E_bI_red — жесткость приведенного сплошного сечения элемента;

— приведенное значение характеристик ползучести бетона.

При определении прогибов и углов поворота от действия временной нагрузки или кратковременного действия постоянной нагрузки (в том числе кратковременного выгиба от усилия предварительного напряжения) в формуле (П.84) значение следует принимать равным нулю, а жесткость B* заменить на B.

П.4.2 Значение рекомендуется вычислять по формулам:

— при определении жесткости

(П.85)

— при определении жесткости

(П.86)

_где  _ti  — функция, учитывающая влияние предварительного напряжения (обжатия) бетона под постоянной нагрузкой на предельное значение изменения предварительного напряжения арматуры (П.4.3).

П.4.3 Определение компонентов для вычисления приведенного значения характеристики ползучести бетона

— функция, учитывающая влияние предварительного напряжения (обжатия) бетона под постоянной нагрузкой на предельное значение изменения предварительного напряжения арматуры, определяется по формуле

(П.87)

где

здесь   — характеристика бетонной части сечения;

A_b, I_b — соответственно площадь и момент инерции бетонной части сечения относительно центра тяжести сечения;

y — расстояние от центра тяжести бетонной части сечения до центра тяжести рассматриваемой напрягаемой арматуры;

n₁ — отношение модулей упругости арматуры и бетона, принимаемое по 9.2.20;

— коэффициент армирования напрягаемой арматурой (при площади поперечного сечения A_s  0,2A_p следует принимать

_Rb,ser, E_b — расчетное сопротивление бетона осевому сжатию по таблице 23 при расчете по предельным состояниям второй группы и значение модуля упругости бетона, МПа, принимаемое по таблице 28 (к началу данной стадии), соответствующее передаточной прочности бетона R_bp;

— относительный уровень напряжений в бетоне в начале данной стадии _t;

φ_ti = c_tiE_b  — характеристика линейной ползучести бетона, проявившаяся на протяжении рассматриваемой стадии (за время _t);

c_ti — удельная деформация ползучести бетона, соответствующая заданному периоду выдержки под нагрузкой; ее рекомендуется определять по формулам:

при _t  a_m (П.88)

при _t > a_m (П.89)

где _t — время, отсчитываемое с момента приложения нагрузки, сут;

a_m — параметр, характеризующий скорость развития во времени деформации ползучести бетона, принимаемый по таблице П.4;

с_lim,i — предельные значения удельных деформаций ползучести бетона:

с_lim,i = c_nξ₁ξ₂ξ₃ξ₄, (П.90)

здесь  c_n  — нормативное значение деформации ползучести бетона, принимаемое согласно приложению С;

_i — коэффициенты, приведенные в таблице П.5.

Таблица П.4

Приведенная характеристика поперечного сечения элемента, см (отношение площади поперечного сечения элемента к его периметру)	2,5	5,0	7,5	10,0	12,5	15,0	20,0 и более
Параметр, характеризующий скорость развития во времени деформации ползучести am, сут	55	80	110	135	165	190	250

Таблица П.5

Условия работы конструкции	Характеристика условий работы конструкции и числовые значения соответствующих коэффициентов
Передаточная прочность бетона на сжатие в долях от проектного класса бетона	—	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0 и более
Коэффициент ξ1	—	1,7	1,6	1,4	1,25	1,15	1,0

Окончание таблицы П.5

Условия работы конструкции	Характеристика условий работы конструкции и числовые значения соответствующих коэффициентов
Возраст бетона, сут	3 и менее	7	28	60	90	180	360 и более
Коэффициент ξ2	1	1	1	0,8	0,7	0,6	0,5
Приведенная характеристика по­перечного сечения элемента, см (см. таблицу П.4)	2,5	5	7,5	10	12,5	15	20 и более
Коэффициент ξ3	1	0,85	0,76	0,72	0,69	0,67	0,64
Относительная влажность среды*, %	40 и менее	50	60	70	80	90	100
Коэффициент ξ1	1,33	1,25	1,15	1,0	0,85	0,7	0,51
* Влажность принимается как средняя относительная влажность воздуха наиболее жаркого месяца по СНБ 2.04.02. Для массивных элементов при отношении площади сечения к его периметру не менее 20 см значение ξ4 принимается равным 0,55. Для типовых конструкций допускается принимать ξ4 равным 1.