СП 5.03.01-2020 Бетонные и железобетонные конструцкции

CП 5.03.01-2020

и предварительно напряженных конструкций производят по методу частных коэффициентов из условия, согласно которому усилия, напряжения и деформации (эффекты воздействий), вызванные в критических сечениях конструкции расчетными воздействиями (эффектами воздействий) и их сочетаниями, с учетом начального напряженного состояния (включая предварительное напряжение, самонапряжение и т. п.), не должны превышать соответствующих расчетных сопротивлений, установленных в виде предельных значений усилий, напряжений, деформаций, воспринимаемых конструкцией непосредственно перед разрушением любого характера.

4.2.4.4Проверки предельных состояний эксплуатационной пригодности включают:

—проверку ширины раскрытия трещин;

—проверку деформаций (прогибов и перемещений);

—проверку ограничения напряжений.

При проверках предельных состояний эксплуатационной пригодности следует принимать средние значения модулей упругости и характеристические значения прочностей материалов.

4.2.4.5Проверку конструкций по образованию трещин производят по методу частных коэффициентов из условия, согласно которому усилия, напряжения и деформации в конструкциях, вызванные расчетными воздействиями (эффектами воздействий) и их сочетаниями, не превышают соответствующих предельных значений, воспринимаемых конструкцией при образовании трещин.

4.2.4.6Проверку ширины раскрытия трещин производят из условия, согласно которому ширина раскрытия трещин в конструкциях, вызванная расчетными воздействиями (эффектами воздействий)

иих сочетаниями, не превышает предельных значений, установленных настоящими строительными правилами в зависимости от требований, предъявляемых к конструкции, условий ее эксплуатации (воздействия окружающей среды) и характеристик свойств материалов с учетом особенностей коррозионного поведения арматуры.

Предельно допустимые значения ширины раскрытия трещин для конструкций зданий и сооружений согласно требованиям к внешнему виду принимают в соответствии с таблицей 4.1, согласно требованиям обеспечения долговечности — в соответствии с таблицей 4.2.

Таблица 4.1 — Предельно допустимые значения ширины раскрытия трещин согласно требованиям к внешнему виду

1) Для определенных проектов в задании на проектирование может быть установлено более строгое ограничение: wlim 0,4 мм.

Для конструкций, эксплуатация которых предусмотрена в условиях воздействия агрессивной среды (классы экспозиции ХА), предельно допустимые значения ширины раскрытия трещин устанавливают в соответствии с ТКП 45.2.01-111 в зависимости от характеристик окружающей среды.

Для конструкций, эксплуатация которых предусмотрена в условиях воздействия агрессивной среды, следует предусматривать дополнительные мероприятия по их защите от коррозии в соответствии с ТКП 45-2.01-111.

Зависимость «изгибающий момент — кривизна» (угол поворота) допускается принимать в виде графика, состоящего из трех линейных отрезков, соответствующих стадиям работы конструкции: до образования трещин; с трещинами при упругой работе арматуры и при неупругих деформациях арматуры и бетона непосредственно до достижения конструкцией предельного состояния (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 — Графики зависимости «изгибающий момент — кривизна»:

а — для железобетонных конструкций с ненапрягаемой арматурой; б — для предварительно напряженных железобетонных конструкций

Горизонтальные перемещения конструктивной системы следует определять в соответствии с рисунком 4.2.

Рекомендуемые предельно допустимые значения горизонтальных перемещений приведены в таблице 4.4.

Рисунок 4.2 — Схема для определения горизонтальных перемещений

Таблица 4.4 — Предельно допустимые значения горизонтальных перемещений

Предельно допустимыезначениягоризонтальныхперемещенийв зависимостиот критерия

При проверках предельных состояний эксплуатационной пригодности учитывают воздействия от колебаний (вибрации) в тех случаях, когда собственная частота колебаний конструкции или ее элемента менее критических значений, зависящих от назначения здания и источника колебаний. Рекомендуемые критические значения собственной частоты колебаний для конструкций, подверженных вынужденным колебаниям, приведены в таблице 4.5.

Если собственная частота колебаний конструкции менее критического значения, приведенного в таблице 4.5, следует выполнять точный статический анализ для определения динамической реакции конструкции с учетом демпфирования.

CП 5.03.01-2020

Окончание таблицы 4.7

1)Допускается понижение коэффициента до 1,35 при условии, что фактическое значение коэффициента вариации прочности бетона для сертифицированного производства не превышает 10 %.

2)Допускается понижение коэффициента, но не менее чем до 1,3, при условии выполнения требований 1 настоящей таблицы.

3)Для расчета характеристической прочности бетона в соответствии с настоящими строительными правилами.

4)Применяется к характеристической прочности бетона на сжатие, установленной в соответствии

сСТБ EN 13791, в существующей конструкции.

5 Статический анализ конструкций

5.1 Общие положения

5.1.1Целью статического анализа является установление значений и распределение эффектов воздействий в виде внутренних усилий, напряжений, относительных деформаций и перемещений во всей конструкции в целом или в ее части. При необходимости дополнительно выполняют расчет элементов конструкций на местное действие нагрузок.

5.1.2Расчет элементов конструкций на местное действие нагрузок производят в случаях, когда не выполняется гипотеза плоских сечений, например:

— в непосредственной близости к опорам;

— в непосредственной близости к местам приложения сосредоточенных сил;

— в узлах пересечения балок и колонн;

— в зонах анкеровки напрягающих элементов;

— в местах резкого изменения поперечного сечения.

5.1.3При выполнении статического анализа применяют идеализацию геометрии конструкции

иее поведения.

5.1.4При выполнении статического анализа конструкций учитывают влияние геометрии и свойств конструкции на ее поведение на всех этапах ее возведения.

5.1.5При выполнении статического анализа используют следующие идеализированные модели поведения конструкции:

— линейно-упругое;

— линейно-упругое с ограниченным перераспределением усилий;

— пластическое (включая модели стержневой системы);

— нелинейное.

5.2 Случаи нагружения и сочетания воздействий

При составлении расчетных сочетаний воздействий следует рассматривать все возможные расчетные случаи (варианты нагружений).

Примечание — Рекомендуется применять следующие упрощенные варианты нагружений для зданий:

а) каждый второй пролет загружен переменными и постоянными расчетными нагрузками — QQk " " GGk " "Pm,

при загружении других пролетов только постоянной нагрузкой — GGk " "Pm;

б) два любых смежных пролета загружены переменными и постоянными расчетными нагрузками —QQk " " GGk " "Pm, при загружении других пролетов только постоянной расчетной нагрузкой — GGk " "Pm.

5.3 Эффекты второго порядка

5.3.1 При проверке предельных состояний несущей способности эффекты второго порядка учитывают только в случаях, если они снижают сопротивление конструктивного элемента в критических сечениях или оказывают влияние на общую устойчивость положения конструкции.

5.3.2 Эффекты второго порядка следует учитывать в соответствии с 8.1.6.

5.4 Геометрические несовершенства

5.4.1 При выполнении статического анализа конструкций и их элементов учитывают неблагоприятные эффекты, вызванные отклонениями геометрических размеров конструкций и расположения нагрузок.

Примечание — Отклонения размеров поперечного сечения, как правило, учтены в значениях частных коэффициентов для материалов, если значения данных коэффициентов приняты в соответствии с требованиями настоящих строительных правил.

CП 5.03.01-2020

Максимальные отклонения от номинальных геометрических размеров могут быть установлены требованиями ТНПА или для конкретного проекта по согласованию между заказчиком и проектировщиком. В этом случае при выполнении проверок предельных состояний влияние геометрических несовершенств учитывают в расчетах, основываясь на принятых максимальных отклонениях, умноженных на коэффициент 1,2.

5.4.2Геометрические несовершенства конструкции учитывают при проверках предельных состояний несущей способности в постоянных и особых расчетных ситуациях.

5.4.3При проверках предельных состояний эксплуатационной пригодности геометрические несовершенства конструкции не учитывают.

5.4.4Геометрические несовершенства конструкции могут быть выражены углом наклона i, который определяют по формуле

здесь l — длина или высота, м; определяют согласно 5.4.5;

m — понижающий коэффициент, учитывающий влияние количества несущих вертикальных элементов; определяют по формуле

здесь m — количество несущих вертикальных элементов конструкции на одном этаже, воспринимающих значительную долю вертикальных нагрузок, отклонения которых от вертикали влияют на рассматриваемый эффект воздействия.

5.4.5 Значения l и m следует принимать в зависимости от рассматриваемого эффекта воздействия:

—на отдельный (отдельно стоящий) элемент: l — фактическая длина элемента; m 1;

—на раскрепляющую систему: l — высота здания; m — количество несущих вертикальных элементов конструкции на одном этаже, участвующих в восприятии горизонтального усилия в связевой системе;

—на диафрагмы (диски) перекрытия или покрытия, распределяющие горизонтальные нагрузки: l — высота этажа; m — количество несущих вертикальных элементов конструкции на этажах, участвующих в восприятии общего горизонтального усилия, воспринимаемого перекрытием.

5.4.6 Для отдельных (отдельно стоящих) элементов влияние геометрических несовершенств может быть учтено двумя способами:

a) для статически определимых элементов — как эксцентриситет ei, определяемый по формуле

где l0 — расчетная длина элемента; определяют в соответствии с 8.1.6.6.

Для стен и отдельных (отдельно стоящих) колонн в связевых системах значение эксцентриситета ei во всех случаях допускается принимать: еi = l0 / 400; h 1;

б) для статически определимых и статически неопределимых элементов — как фиктивное горизонтальное усилие Hi (рисунок 5.1 а)), рассматриваемое в положении, при котором создается максимальный момент, определяемое по формулам:

— для нераскрепленных элементов

где NEd — расчетная продольная сила.

CП 5.03.01-2020

Альтернативно (например, для арок) геометрические несовершенства конструкции могут быть приняты путем аффинных преобразований к определяющей форме потери устойчивости. Каждая форма потери устойчивости может быть идеализирована синусоидальным профилем. Амплитуду ai

определяют по формуле

где llaw — длина полуволны синусоиды.

Для стен и отдельных (изолированных) колонн в раскрепленных системах (связевых системах) как упрощение может быть принято значение угла наклона i 1 / 200, соответствующее аh 1.

Усилие Hi может быть заменено некоторым другим эквивалентным горизонтальным (поперечным) воздействием. Поскольку усилие Hi является фиктивным, оно не должно суммироваться с усилиями, передаваемыми отдельным элементом на другие элементы конструкции.

Рисунок 5.1 — Схемы влияния геометрических несовершенств на конструкции: а — отдельные элементы с продольным усилием, приложенным

сэксцентриситетом или горизонтальным усилием;

б— раскрепленную систему;

в— горизонтальную диафрагму (диск перекрытия или покрытия)

5.4.7Для элементов конструкций влияние отклонения i может быть представлено фиктивными поперечными (горизонтальными) усилиями, определяемыми по формулам (5.8)–(5.10), которые учитывают при расчете конструкции вместе с другими воздействиями. При этом равные по величине и противоположно направленные силы должны быть приложены на уровне фундамента таким образом, чтобы на фундаменты не передавались никакие реакции от этих фиктивных сил.

Горизонтальное усилие на раскрепляющую систему (рисунок 5.1 б)) определяют по формуле

где NEd,a, NEd,b — расчетные значения продольных и осевых сил соответственно.

Общий эффект геометрических несовершенств может быть учтен при проектировании конструкции или конструктивной системы путем приложения эквивалентных горизонтальных нагрузок на уровне