ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА СТРОИТЕЛЬСТВА, АРХИТЕКТУРЫ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

от 5 октября 2026 года № 133-нпа

Об утверждении «Инструкции по проектированию бетонных конструкций, армированных базальтовой композитной арматурой (руководство по применению)»

В целях методического обеспечения проектирования и конструирования бетонных конструкций, армированных ненапрягаемой базальтовой композитной арматурой, с учетом физико-механических и эксплуатационных характеристик базальтовой композитной арматуры и условий эксплуатации конструкций на территории Кыргызской Республики, в соответствии с постановлением Кабинета Министров Кыргызской Республики «О делегировании отдельных нормотворческих полномочий Кабинета Министров Кыргызской Республики государственным органам и исполнительным органам местного самоуправления» от 3 марта 2023 года № 115 и руководствуясь Положением о Министерстве строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства Кыргызской Республики, утвержденным постановлением Кабинета Министров Кыргызской Республики от 22 апреля 2025 года № 221, приказываю:

1.    Утвердить «Инструкцию по проектированию бетонных конструкций, армированных базальтовой композитной арматурой (руководство по применению)» согласно приложению.

2.    Государственному институту сейсмостойкого строительства и инженерного проектирования:

- принять меры по официальному опубликованию настоящего приказа в соответствии с постановлением Правительства Кыргызской Республики «Об источниках официального опубликования нормативных правовых актов Кыргызской Республики» от 26 февраля 2010 года № 117;

- в течение трех рабочих дней со дня официального опубликования направить копию настоящего приказа в двух экземплярах на государственном и официальном языках, на бумажном и электронном носителях, с указанием источника опубликования указанного приказа в Министерство юстиции Кыргызской Республики для включения в государственный реестр нормативных правовых актов Кыргызской Республики;

- в течение трех рабочих дней со дня вступления в силу настоящего приказа направить в Администрацию Президента Кыргызской Республики для сведения.

3.    Контроль за исполнением настоящего приказа возложить на заместителя министра Б.Б. Турдугулова.

4.    Настоящий приказ вступает в силу по истечении пятнадцати дней со дня официального опубликования.

Министр      Н.К. Орунтаев

Система нормативных документов в строительстве

________________________________________________________________

Инструкция по проектированию бетонных конструкций,армированных базальтовой композитной арматурой (руководство по применению)

БАЗАЛЬТ-КОМПОЗИТТИК АРМАТУРА МЕНЕН БЕКЕМДЕЛГЕН БЕТОН КОНСТРУКЦИЯЛАРЫН ДОЛБООРЛОО БОЮНЧА НУСКАМА (КОЛДОНУУ үЧүН КОЛДОНМО)

Guidelines for the Design of Concrete Structures Reinforced with Basalt Fiber-Reinforced Polymer (BFRP) Rebar (Application Guide)

Впервые

______________________________________________________________________

Дата введения 2026.10.21

1     Область применения

1.1   Инструкция распространяется на проектирование бетонных конструкций, армированных базальтовой композитной арматурой (далее – БКА).

1.2   Инструкция устанавливает положения по расчету и конструированию конструкций из тяжелого и мелкозернистого бетонов с БКА, эксплуатируемых в климатических условиях Кыргызской Республики.

1.3   Положения настоящей инструкции распространяются на конструкции, в которых БКА применяется в качестве:

- продольной рабочей арматуры, воспринимающей растягивающие усилия;

- поперечной арматуры;

- распределительной и конструктивной арматуры;

- арматуры, устанавливаемой для восприятия температурных и усадочных воздействий.

1.4   Инструкцияпредназначена для проектирования бетонных конструкций с БКА, эксплуатируемых в неагрессивных и агрессивных средах, при условии соблюдения требований к долговечности бетона и БКА, установленных настоящей инструкцией.

1.5   Положения настоящей инструкции дополняют требования СН КР 52-02 в части расчета и конструирования бетонных конструкций с БКА.

1.6   Настоящая инструкция не распространяется на проектирование:

- предварительно напряженных конструкций с БКА;

- конструкций со смешанным армированием БКА и стальной арматурой;

- конструкций, усиливаемых внешней или внутренней композитной арматурой;

- конструкций, подвергающихся систематическому воздействию температур, превышающих допустимые значения, установленные для применяемой БКА;

- конструкций, для которых предъявляются специальные требования по огнестойкости, если их выполнение не подтверждено расчетом и испытаниями;

- конструкций, подвергающихся ударным, взрывным и многократно повторяющимся динамическим воздействиям;

- гидротехнических сооружений, мостов, покрытий автомобильных дорог и аэродромов, а также других специальных сооружений, проектирование которых регулируется отдельными нормативными документами.

1.7   Применение БКА в конструкциях и условиях, не предусмотренных настоящей инструкцией, допускается при наличии экспериментально-теоретического обоснования, согласованного с уполномоченным государственным органом в сфере архитектурно-строительной деятельности.

1.8   Положения настоящей инструкции носят рекомендательный характер и применяются на добровольной основе в целях реализации базовых положений и требований законодательства Кыргызской Республики в области технического регулирования безопасности зданий и сооружений и строительных материалов, изделий и конструкций.

2     Нормативные ссылки

В настоящей инструкции использованы нормативные ссылки на следующие документы:

2.1 Нормативные правовые акты

Закон Кыргызской Республики «Технический регламент «Безопасность строительных материалов, изделий и конструкций»

2.2 Нормативно-технические документы

СН КР 21-01:2018 Пожарная безопасность зданий и сооружений

СН КР 52-02:2024 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения

СП КР 22-104:2024 Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии

СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия

ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения

ГОСТ 30247.0-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Общие требования

ГОСТ 30247.1-94 Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость. Несущие и ограждающие конструкции

ГОСТ 31938-2022 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Общие технические условия

ГОСТ 32487-2015 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Методы определения характеристик стойкости к агрессивным средам

ГОСТ 32492-2015 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций. Методы определения физико-механических характеристик

П р и м е ч а н и е – При пользовании настоящей инструкцией целесообразно проверить действие ссылочных нормативных документов, действующих на территории Кыргызской Республики, по соответствующим информационным указателям Национального органа по стандартизации и уполномоченного государственного органа по разработке и реализации политики в сфере архитектурно-строительной деятельности, опубликованным в текущем году и в указателе нормативных документов по строительству, действующих на территории Кыргызской Республики «Строительный каталог СК» на соответствующий год.

Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящей инструкцией следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3     Термины и определения

В настоящей инструкции применены термины, установленные СН КР 52-02 и ГОСТ 31938, а также следующие термины с соответствующими определениями:

1.1         анкеровка БКА: Обеспечение передачи расчетного усилия со стержня БКА на бетон посредством сцепления на требуемой длине или применения специальных анкерных устройств.

1.2         базальтовое волокно: Непрерывное неорганическое волокно, получаемое из расплава природного базальтового сырья и являющееся основным компонентом БКА, воспринимающим растягивающие усилия.

1.3         базальтовая композитная арматура: Композитная полимерная арматура, состоящая из непрерывного базальтового волокна в качестве армирующего компонента и полимерного связующего.

1.4         граничный коэффициент армирования БКА: Коэффициент армирования изгибаемого сечения, при котором разрушение БКА в растянутой зоне и достижение бетоном сжатой зоны предельной относительной деформации происходят одновременно.

1.5         деградация БКА: Необратимое ухудшение физико-механических свойств БКА под воздействием температуры, влаги, щелочной или иной агрессивной среды, ультрафиолетового излучения, длительной нагрузки или их совместного действия.

1.6         длительная прочность БКА: Сопротивление БКА разрушению при длительном действии постоянного растягивающего напряжения с учетом условий эксплуатации.

1.7         номинальная площадь поперечного сечения БКА: Площадь поперечного сечения, принимаемая для обозначения типоразмера и расчета стержня БКА.

1.8         номинальный диаметр БКА: Диаметр стержня, соответствующий площади его номинального поперечного сечения и используемый при обозначении типоразмера арматуры.

1.9         нормативное сопротивление БКА растяжению: Установленное с заданной обеспеченностью значение сопротивления БКА осевому растяжению, определяемое по результатам стандартных испытаний.

1.10      полимерная матрица: Отвержденный полимерный материал, объединяющий базальтовые волокна в единый композит, обеспечивающий передачу усилий между волокнами, сохранение формы стержня и защиту волокон от внешних воздействий.

1.11      предельная относительная деформация БКА при растяжении: Относительная продольная деформация стержня БКА, соответствующая его разрушению при осевом растяжении.

1.12      разрушение БКА при длительном нагружении: Разрушение БКА, наступающее по истечении определенного времени действия постоянного растягивающего напряжения, значение которого ниже кратковременной прочности при растяжении.

1.13      расчетное сопротивление БКА растяжению: Значение сопротивления БКА растяжению, принимаемое при расчете конструкций и определяемое на основе нормативного сопротивления с учетом коэффициента надежности по материалу и коэффициентов, учитывающих условия и продолжительность эксплуатации.

1.14      расчетное сопротивление сцепления БКА с бетоном: Сопротивление сцепления, принимаемое при расчете анкеровки и соединений БКА и определяемое на основании нормативного значения с учетом коэффициента надежности и условий эксплуатации.

1.15      стержень БКА: Изделие из базальтового композита сплошного поперечного сечения, предназначенное для армирования бетонных конструкций.

1.16      стык БКА внахлестку: Несварное соединение стержней БКА по длине путем их взаимного перепуска, обеспечивающего передачу усилий через сцепление арматуры с бетоном.

1.17      сцепление БКА с бетоном: Взаимодействие между поверхностью стержня БКА и бетоном, обеспечивающее передачу усилий между ними посредством механического зацепления, адгезии и трения.

1.18      цилиндрическая прочность бетона при сжатии f_c′: Прочность бетона при осевом сжатии, установленная для цилиндрических образцов стандартных размеров в проектном возрасте и используемая в расчетных зависимостях настоящей инструкции. Значение f_c′ не является расчетным сопротивлением бетона R_b по СН КР 52-02. Одновременное применение в одной расчетной зависимости f_c′ и R_b не допускается.

1.19      пултрузия: Непрерывный технологический процесс изготовления БКА путем пропитки базальтовых волокон полимерным связующим, формования и отверждения композита при протягивании через формующее устройство.

4     Характеристики материалов

4.1 Общие положения

4.1.1    Для проектирования бетонных конструкций с БКА следует применять тяжелый и мелкозернистый бетоны, а также базальтовую композитную арматуру, отвечающие требованиям нормативных документов.

4.1.2    Нормативные и расчетные характеристики бетона следует принимать в соответствии с СН КР 52-02.

4.1.3    В расчетных зависимостях настоящей инструкции, основанных на методике предельной несущей способности, прочность бетона при сжатии следует характеризовать заданной цилиндрической прочностью f_c′, МПа.

4.1.4    Значение f_c′ следует устанавливать по результатам испытаний цилиндрических образцов бетона в проектном возрасте. Размеры образцов, условия изготовления, твердения и испытания следует принимать по действующим нормативным документам на методы определения прочности бетона.

4.1.5    Если прочность бетона в проектной документации установлена классом по прочности на сжатие B, переход от класса бетона B к заданной цилиндрической прочности f_c′ следует выполнять по нормативно установленной зависимости или на основании результатов параллельных испытаний кубических и цилиндрических образцов бетона соответствующего состава. Непосредственно принимать f_c′ = B без соответствующего обоснования не допускается.

4.1.6    Расчетные сопротивления бетона R_b и R_bt, установленные СН КР 52-02, следует применять в расчетах, выполняемых непосредственно по СН КР 52-02. В формулах настоящей инструкции, содержащих f_c′, заменять f_c′ расчетным сопротивлением R_b не допускается.

4.1.7    БКА должна соответствовать требованиям ГОСТ 31938. Физико-механические характеристики БКА следует определять по результатам испытаний, выполненных в соответствии с ГОСТ 32492.

4.1.8    Нормативные и расчетные характеристики БКА следует принимать для арматуры конкретного типа и изготовителя по документам о качестве и результатам испытаний.

4.1.9    При назначении расчетных характеристик БКА следует учитывать условия и продолжительность эксплуатации конструкции, температуру, влажность и степень агрессивного воздействия среды.

4.1.10    Значения характеристик БКА, приведенные в настоящей инструкции, допускается применять при отсутствии подтвержденных данных изготовителя только в случаях, непосредственно предусмотренных соответствующими разделами настоящейинструкции.

4.2 Физико-механические характеристики базальтовой композитной арматуры

Физические свойства БКА

4.1.11 Физико-механические характеристики БКА следует принимать по данным изготовителя, подтвержденным результатами испытаний по ГОСТ 32492.

4.1.12 К основным физико-механическим характеристикам БКА относятся:

- плотность;

- коэффициент линейного температурного расширения;

- нормативное сопротивление растяжению;

- модуль упругости при растяжении;

- предельная относительная деформация при растяжении;

- прочность сцепления с бетоном;

- прочность при поперечном срезе;

- температура стеклования полимерной матрицы.

4.1.13 Значения физико-механических характеристик следует устанавливать для каждого типа и номинального диаметра БКА.

4.1.14 Плотность БКА следует принимать по данным изготовителя, подтвержденным результатами испытаний. Значение плотности должно находиться в пределах от 1,9 до 2,1 г/см³ (от 1900 до 2100 кг/м³). При отсутствии данных о плотности конкретного типа БКА для определения массы арматуры и собственного веса конструкции допускается принимать плотность равной 2,0 г/см³ (2000 кг/м³).

4.1.15 Коэффициенты линейного температурного расширения БКА следует определять отдельно в продольном и поперечном направлениях по данным изготовителя, подтвержденным результатами испытаний. При отсутствии подтвержденных данных для расчета допускается принимать коэффициент линейного температурного расширения БКА в продольном направлении от 0 до 9·10⁻⁶ °С⁻¹, в поперечном направлении – от 20·10⁻⁶ до 30·10⁻⁶ °С⁻¹.

4.1.16 При расчете конструкций на температурные воздействия следует учитывать различие коэффициентов линейного температурного расширения БКА и бетона. Защитный слой бетона и расстояния между стержнями следует назначать с учетом температурных деформаций в поперечном направлении.

Характеристики БКА при растяжении

4.1.17    Применение БКА в конструкциях, подвергающихся воздействию повышенных температур, допускается при наличии подтвержденных данных о сохранении требуемых механических характеристик арматуры и прочности ее сцепления с бетоном при расчетной температуре эксплуатации.

4.1.18    При растяжении БКА следует рассматривать как линейно-упругий материал, работающий без стадии текучести вплоть до разрушения. Расчетную диаграмму деформирования БКА при растяжении следует принимать линейной.

4.1.19    Основными характеристиками БКА при растяжении являются нормативное сопротивление растяжению, модуль упругости и предельная относительная деформация. Указанные характеристики следует определять по результатам испытаний по ГОСТ 32492.

4.1.20       Нормативное сопротивление растяжению, модуль упругости и предельную относительную деформацию следует устанавливать для каждого типа и номинального диаметра БКА. Применение одинаковых значений характеристик для стержней различных диаметров допускается при подтверждении однородности показателей результатами испытаний.

4.1.21       Нормативное сопротивление БКА растяжению , нормативную предельную относительную деформацию  и средний модуль упругости  следует определять по результатам статистической обработки испытаний по формулам:

                                                         (4.1)

                                                         (4.2)

                                                                    (4.3)

Порядок проведения испытаний и определения нормативных значений и минимальное число образцов следует принимать по ГОСТ 31938 и ГОСТ 32492. Модуль упругости БКА при растяжении следует принимать равным среднему значению, полученному по результатам испытаний.

4.1.22    В документах о качестве БКА изготовитель должен указывать для каждого типа и номинального диаметра арматуры:

- нормативное сопротивление растяжению;

- среднее значение модуля упругости при растяжении;

- нормативное значение предельной относительной деформации при растяжении;

- число испытанных образцов и документ, устанавливающий метод испытания.

4.1.23    Разрушение образца при испытании на растяжение должно происходить в пределах его рабочей части. Результаты испытаний образцов, разрушившихся в захватных устройствах или в зоне анкеровки, допускается учитывать только в случаях, предусмотренных применяемым методом испытания.

4.1.24    Стержни БКА не допускается изгибать, выпрямлять или подвергать повторному изгибу на строительной площадке. Гнутые стержни и замкнутые хомуты следует изготовлять в заводских условиях. Расчетное сопротивление БКА в пределах гнутого участка следует принимать по данным изготовителя, подтвержденным результатами испытаний.

Характеристики БКА при сжатии

4.1.25    БКА не допускается учитывать в расчете в качестве рабочей арматуры, воспринимающей продольные сжимающие усилия, если ее расчетные характеристики при сжатии не подтверждены результатами испытаний.

4.1.26    При отсутствии результатов испытаний сопротивление БКА сжатию в расчете следует принимать равным нулю. БКА, установленную в сжатой зоне элемента, допускается учитывать как конструктивную арматуру и при определении положения стержней и геометрических характеристик армирования.

4.1.27    При необходимости учета БКА в качестве рабочей сжатой арматуры нормативное сопротивление сжатию и модуль упругости при сжатии следует устанавливать для каждого типа и номинального диаметра БКА по результатам испытаний. Применяемая методика испытаний должна обеспечивать исключение преждевременного разрушения образца вследствие местного смятия, потери устойчивости или концентрации напряжений в опорных участках.

4.1.28    При наличии экспериментального обоснования сопротивление БКА сжатию допускается принимать в пределах от 0,50 до 0,60 ее нормативного сопротивления растяжению. Конкретное значение следует принимать по данным изготовителя, подтвержденным протоколами испытаний.

4.1.29    Модуль упругости БКА при сжатии следует принимать только по результатам испытаний арматуры соответствующего типа и диаметра. При отсутствии результатов испытаний БКА в расчете как сжатую рабочую арматуру не учитывают. При отсутствии экспериментально установленного значения модуль упругости БКА при сжатии допускается принимать равным

E_fc= 0,8E_f,                                                                 (4.4)

где E_fc – модуль упругости БКА при сжатии; E_f – модуль упругости БКА при растяжении.

4.1.30    Значения сопротивления и модуля упругости БКА при сжатии, не подтвержденные протоколами испытаний с указанием примененной методики, использовать при расчете несущих конструкций не допускается.

Прочность БКА при поперечном срезе и сцепление с бетоном

4.1.31    Прочность БКА при поперечном срезе и прочность сцепления БКА с бетоном следует определять по результатам испытаний по ГОСТ 32492. Нормативные значения указанных характеристик следует устанавливать по результатам статистической обработки испытаний. Порядок отбора и число образцов следует принимать по ГОСТ 31938 и ГОСТ 32492. Полученные значения должны быть приведены изготовителем в документах о качестве и подтверждены протоколами испытаний.

4.1.32    Прочность БКА при поперечном срезе следует устанавливать для каждого типа и номинального диаметра арматуры. При отсутствии подтвержденных результатов испытаний прочность БКА при поперечном срезе учитывать в расчете несущих конструкций не допускается.

4.1.33    Прочность БКА при поперечном срезе не допускается непосредственно использовать в качестве расчетного сопротивления поперечной арматуры растяжению. Расчет элементов на действие поперечных сил следует выполнять по положениям настоящей инструкции.

4.1.34    Прочность сцепления БКА с бетоном следует устанавливать для каждого типа поверхности и номинального диаметра арматуры с учетом класса бетона по прочности на сжатие.

4.1.35    При определении прочности сцепления следует учитывать геометрические параметры периодического профиля, наличие спиральной обмотки или песчаного покрытия, номинальный диаметр БКА, прочность бетона, толщину защитного слоя, длину заделки и условия эксплуатации конструкции.

4.1.36    Значения прочности сцепления БКА с бетоном, используемые при расчете анкеровки и соединений стержней внахлестку, следует принимать по результатам испытаний или определять по положениям раздела 9 настоящей инструкции. Применение расчетных зависимостей для стальной арматуры без учета характеристик БКА не допускается.

4.1.37    Расчет анкеровки БКА следует выполнять с учетом возможности разрушения по контакту арматуры с бетоном, среза элементов периодического профиля, повреждения поверхностного слоя стержня и раскалывания бетона защитного слоя.

4.3 Поведение БКА при длительном действии нагрузки

Длительная прочность БКА

4.3.1    При расчете бетонных конструкций с БКА следует учитывать снижение сопротивления арматуры растяжению при длительном действии нагрузки. Длительную прочность БКА следует устанавливать с учетом продолжительности действия нагрузки и условий эксплуатации конструкции.

4.3.2    При расчете конструкций по предельным состояниям первой группы на действие постоянных и длительных нагрузок расчетное сопротивление БКА растяжению следует определять по формуле

 ,                                                                     (4.5)

где       – нормативное сопротивление БКА растяжению;

 – коэффициент снижения сопротивления БКА растяжению при длительном действии нагрузки.

4.3.3    Коэффициент снижения сопротивления БКА растяжению при длительном действии нагрузки  следует принимать по результатам испытаний или равным 0,4. При отсутствии результатов испытаний коэффициент снижения сопротивления БКА при длительном действии нагрузки следует принимать не более 0,40 для неагрессивной среды внутри помещений и не более 0,30 при эксплуатации на открытом воздухе, во влажной или агрессивной среде. Иные значения допускается принимать по результатам испытаний БКА конкретного типа.

4.3.4    Длительную прочность БКА следует определять по результатам испытаний при нескольких уровнях постоянного растягивающего напряжения. Длительную прочность для установленного срока эксплуатации конструкции допускается определять экстраполяцией зависимости между уровнем напряжения и логарифмом времени до разрушения при наличии экспериментального обоснования принятой зависимости.

4.3.5    При определении длительной прочности БКА следует учитывать совместное влияние постоянного растягивающего напряжения, температуры, влажности, щелочной или иной агрессивной среды, а также циклического замораживания и оттаивания, если указанные воздействия предусмотрены условиями эксплуатации конструкции.

4.3.6    Значения длительной прочности БКА и коэффициента , отличающиеся от установленного в 4.3.3, должны быть подтверждены протоколами испытаний с указанием типа и номинального диаметра БКА, числа образцов, уровней и продолжительности нагружения, температуры, влажности и других условий проведения испытаний.

Усталостная прочность БКА

4.3.7    Усталостную прочность БКА следует учитывать при проектировании конструкций, подвергающихся многократно повторяющимся нагрузкам. Возможность применения БКА в таких конструкциях должна быть подтверждена результатами испытаний арматуры конкретного типа и номинального диаметра.

4.3.8    Расчет на усталость допускается не выполнять для конструкций, в которых многократно повторяющиеся нагрузки не предусмотрены условиями эксплуатации.

4.3.9    Испытания БКА на усталость следует проводить при нескольких уровнях напряжений с учетом максимального и минимального напряжений цикла, коэффициента асимметрии, требуемого числа циклов, температуры, влажности и агрессивности среды эксплуатации. Частоту нагружения следует принимать не более 1 Гц. Применение частоты свыше 1 Гц допускается при контроле температуры образца и подтверждении отсутствия его самонагрева, способного повлиять на результаты испытаний и характер разрушения.

4.3.10 Предельное напряжение и допускаемое число циклов следует принимать по результатам испытаний, оформленных протоколами с указанием условий нагружения и характера разрушения образцов. При отсутствии подтвержденных результатов испытаний применение БКА в качестве рабочей арматуры конструкций, рассчитываемых на усталость, не допускается.

4.4 Воздействие повышенных температур и пожара на БКА

4.4.1    При проектировании бетонных конструкций с БКА следует учитывать снижение прочности, модуля упругости и прочности сцепления арматуры с бетоном при повышении температуры. Температурные характеристики следует принимать по данным изготовителя, подтвержденным результатами испытаний БКА конкретного типа.

4.4.2    Максимальную расчетную температуру эксплуатации БКА следует принимать по технической документации изготовителя на основании результатов испытаний с учетом температуры стеклования полимерной матрицы T_g. Применение БКА при температуре, равной или превышающей T_g, не допускается.

4.4.3    При расчетной температуре эксплуатации, превышающей температуру, для которой установлены нормативные характеристики БКА, сопротивление растяжению, модуль упругости и прочность сцепления с бетоном следует принимать с учетом понижающих коэффициентов, определенных по результатам испытаний. При отсутствии таких данных применение БКА при указанной температуре не допускается.

4.4.4    Расчет огнестойкости бетонных конструкций с БКА следует выполнять с учетом распределения температуры по сечению, толщины защитного слоя бетона, вида и влажности бетона, снижения физико-механических характеристик БКА и сцепления с бетоном, а также условий анкеровки арматуры за пределами зоны интенсивного нагрева.

4.4.5    Требуемую огнестойкость несущих конструкций с БКА следует подтверждать расчетом, основанным на экспериментально установленных температурных характеристиках материалов, или огневыми испытаниями конструкций. Определение огнестойкости только по температуре нагрева БКА не допускается.

4.4.6    При оценке огнестойкости следует проверять предельные состояния по потере несущей способности, целостности и теплоизолирующей способности, а также предельные деформации конструкции в соответствии с требованиями нормативных документов по пожарной безопасности в том числе с СН КР 21-01 и ГОСТ 30247.0.

4.4.7    Применение БКА в качестве рабочей арматуры элементов, для которых установлены нормируемые пределы огнестойкости, допускается при наличии подтвержденных данных о сохранении несущей способности, требуемого сцепления и анкеровки арматуры в течение установленного времени огневого воздействия.

4.4.8    При отсутствии расчетной методики и результатов огневых испытаний применение БКА в качестве основной рабочей арматуры конструкций, к которым предъявляются нормируемые требования по огнестойкости, не допускается.

5     Долговечность

5.1 Общие требования

5.1.1    Долговечность БКА следует обеспечивать выбором типа арматуры, полимерной матрицы и защитных мероприятий с учетом расчетного срока службы конструкции и условий ее эксплуатации.

5.1.2    При проектировании следует учитывать возможное изменение прочности при растяжении, модуля упругости и прочности сцепления БКА с бетоном под воздействием воды, повышенной температуры, щелочной, кислотной и солевой сред, ультрафиолетового излучения, циклического замораживания и оттаивания, а также их совместного действия с нагрузкой.

5.1.3    Стойкость БКА к агрессивным средам следует определять по ГОСТ 32487 для каждого типа и номинального диаметра арматуры. Условия испытаний следует назначать с учетом вида, концентрации и температуры агрессивной среды, продолжительности воздействия и уровня приложенного напряжения.

5.1.4    Соответствие БКА установленным требованиям долговечности должно быть подтверждено результатами испытаний на сохранение прочности при растяжении и прочности сцепления с бетоном после воздействия среды, а при необходимости – испытаниями на длительную прочность при совместном действии нагрузки и агрессивной среды.

5.1.5    Результаты ускоренных испытаний допускается использовать для сравнительной оценки стойкости различных типов БКА. Прогнозирование изменения характеристик БКА в течение расчетного срока службы конструкции по результатам ускоренных испытаний допускается при экспериментальном обосновании применяемой зависимости и метода экстраполяции.

5.1.6    Значения коэффициентов, учитывающих снижение характеристик БКА в условиях эксплуатации, следует принимать по положениям настоящей инструкции или по результатам испытаний. Применение значений, не подтвержденных нормативными документами или протоколами испытаний, не допускается.

5.2 Стойкость БКА к воздействию щелочной среды, влаги и ультрафиолетового излучения

5.2.1    Стойкость БКА к воздействию щелочной среды и влаги следует определять по изменению прочности арматуры при растяжении и прочности ее сцепления с бетоном после выдерживания в щелочной и другой агрессивной среде в соответствии с ГОСТ 32487.

5.2.2    Испытания следует проводить для каждого типа и номинального диаметра БКА. Состав, водородный показатель pH, температуру щелочного раствора и продолжительность выдерживания образцов следует принимать по ГОСТ 32487.

5.2.3    При выборе БКА для конструкций, эксплуатируемых во влажной и щелочной среде, следует учитывать совместное влияние щелочной среды, влаги, температуры, продолжительности воздействия и длительного растягивающего напряжения. При наличии в условиях эксплуатации совместного воздействия агрессивной среды и нагрузки испытания следует проводить в напряженном состоянии.

5.2.4    Показатели сохранения прочности БКА при растяжении и прочности сцепления с бетоном после воздействия щелочной среды и влаги должны соответствовать требованиям ГОСТ 31938 и подтверждаться протоколами испытаний.

5.2.5    Участки БКА, не защищенные бетоном от непосредственного воздействия ультрафиолетового излучения и атмосферной влаги, должны иметь защитное покрытие, стойкость и совместимость которого с полимерной матрицей БКА подтверждены результатами испытаний.

5.2.6    Стойкость БКА к ультрафиолетовому излучению следует оценивать по изменению прочности при растяжении, модуля упругости и состояния поверхности арматуры после установленной продолжительности воздействия. Условия испытаний следует назначать с учетом условий эксплуатации конструкции.

5.2.7    При отсутствии подтвержденных данных о стойкости БКА к агрессивным воздействиям ее применение в качестве рабочей арматуры конструкций, эксплуатируемых во влажной или щелочной среде, а также на участках, не защищенных от ультрафиолетового излучения, не допускается.

5.3 Долговечность сцепления БКА с бетоном

5.3.1    Долговечность сцепления БКА с бетоном следует обеспечивать с учетом возможного снижения прочности сцепления при длительном совместном воздействии влаги и щелочной среды бетона, характерном для условий эксплуатации конструкций.

5.3.2    Расчетное сопротивление сцепления БКА с бетоном следует определять по результатам испытаний по п.5.3.4 независимо от расчетного сопротивления БКА растяжению по 6.2.1. Значение расчетного сопротивления сцепления БКА с бетоном не допускается определять расчетом по прочности БКА на растяжение.

5.3.3    Стойкость сцепления БКА с бетоном к воздействию агрессивных сред (щелочной среды бетона, влаги, повышенной температуры) следует устанавливать по результатам испытаний по ГОСТ 32487 для каждого типа и номинального диаметра арматуры.

5.3.4    Прочность сцепления до и после воздействия агрессивной среды следует определять по ГОСТ 32492. Расчетное сопротивление сцепления для анкеровки и соединений следует принимать по разделу 9 настоящей инструкции.

Значения прочности сцепления, полученные методом выдергивания, допускается применять в расчете анкеровки и стыков внахлестку без поправочных коэффициентов, если их применимость подтверждена результатами испытаний натурных фрагментов конструкций либо иными методами по ГОСТ 32492, воспроизводящими напряженное состояние бетона в конструкции. В остальных случаях к значениям, полученным методом выдергивания, следует применять понижающий поправочный коэффициент, обоснованный результатами испытаний или данными признанных зарубежных нормативных документов.

5.3.5    Оценку изменения прочности сцепления БКА с бетоном при атмосферных воздействиях следует выполнять по результатам испытаний образцов, выдержанных в естественных или моделируемых атмосферных условиях в течение срока, установленного программой испытаний.

5.3.6    При совместном воздействии повышенной температуры, повышенной влажности и (или) повышенной щелочности среды расчетное значение прочности сцепления БКА с бетоном следует принимать по результатам испытаний конкретного типа арматуры в условиях, соответствующих расчетным условиям эксплуатации конструкции. При отсутствии данных, подтверждающих сохранение или повышение прочности сцепления в указанных условиях, к нормативному значению прочности сцепления следует применять понижающий коэффициент, устанавливаемый по результатам испытаний.

5.3.7    При проектировании конструкций с БКА следует предусматривать конструктивные и технологические меры, предотвращающие образование и раскрытие длительных трещин в защитном слое бетона сверх предельных значений, установленных СН КР 52-02, поскольку раскрытие трещин ухудшает сцепление арматуры БКА с бетоном.

5.3.8    При назначении толщины защитного слоя бетона и требований к плотности (непроницаемости) бетона следует учитывать возможность проникновения агрессивных химических веществ через защитный слой к поверхности арматуры, руководствуясь СП КР 22-104 и настоящей инструкцией.

6     Общие положения по проектированию

6.1 Основы проектирования

6.1.1    Проектирование изгибаемых бетонных элементов, армированных стержнями базальтовой композитной арматуры (БКА), следует выполнять на основе деформационной модели расчета, использующей гипотезу плоских сечений и диаграммы деформирования бетона и арматуры.

6.1.2    Характер разрушения изгибаемого элемента, армированного БКА, следует устанавливать по соотношению фактического коэффициента армирования сечения ρ_f и граничного коэффициента армирования ρ_fb:

- при ρ_f > ρ_fb – с разрушением по бетону сжатой зоны;

- при ρ_f ≤ ρ_fb – с разрушением по разрыву арматуры БКА,

 ,                                                                     (6.1)

где      ρ_f – фактический коэффициент армирования сечения, определяемый как отношение площади сечения арматуры БКА к площади рабочего сечения элемента;

 – площадь сечения арматуры БКА;

b – ширина сечения;

d – рабочая высота сечения;

ρ_fb – граничный коэффициент армирования, определяемый по формуле (7.3).

6.1.3    Расчет бетонных элементов, армированных БКА, следует выполнять по методу предельных состояний: по несущей способности (первая группа предельных состояний) и по пригодности к нормальной эксплуатации (вторая группа предельных состояний).

6.1.4    Нагрузки и воздействия, сочетания нагрузок и коэффициенты надежности по нагрузке следует принимать по СНиП 2.01.07. Общие требования к надежности конструкций следует принимать по ГОСТ 27751. Расчетные усилия от внешних воздействий следует определять по нормативным документам Кыргызской Республики. Несущую способность сечений бетонных элементов, армированных БКА, следует определять по настоящей инструкции с применением установленных в ней коэффициентов снижения номинальной несущей способности φ.

6.1.5    Расчет по второй группе предельных состояний (прогибы, образование и ширина раскрытия трещин) следует выполнять для всех изгибаемых элементов, независимо от результатов расчета по несущей способности.

6.1.6    Для элементов, армированных БКА с пониженным модулем упругости, площадь сечения арматуры следует назначать по результату расчета, дающему большее значение – по несущей способности или по второй группе предельных состояний.

6.1.7    Особенности расчета конструкций, армированных БКА, на воздействие повышенных температур и пожара приведены в подразделе 4.4 настоящей инструкцией.

6.2 Расчетные характеристики материалов

6.2.1    Значения прочностных и деформационных характеристик БКА, предоставляемые изготовителем (в том числе гарантированная прочность на растяжение), следует принимать в качестве начальных значений, не учитывающих снижение характеристик при длительном воздействии среды эксплуатации. Расчетные значения прочности и предельной деформации арматуры при растяжении следует определять по формулам

            ,                                                          (6.2)

            ,                                                          (6.3)

где      f_fu, ε_fu – расчетные значения прочности на растяжение и предельной деформации разрыва БКА, установленные изготовителем по результатам испытаний по ГОСТ 32492;

C_E – коэффициент условий работы, учитывающий снижение прочности БКА при длительном воздействии среды эксплуатации, принимаемый по результатам испытаний.

6.2.2    Расчетный модуль упругости БКА следует принимать равным среднему значению модуля упругости, установленному изготовителем по результатам испытаний серии образцов:

E_f = E_f,ave,                                                                 (6.4)

где      E_f – расчетный модуль упругости БКА при растяжении;

E_f,ave – среднее значение модуля упругости БКА при растяжении.

6.2.3    Коэффициент C_E следует принимать по результатам испытания в зависимости от вида базальта и условий эксплуатации конструкции. Независимо от значения C_E, применение арматуры БКА не допускается в конструкциях, температура эксплуатации которых превышает температуру стеклования (T_g) полимерного связующего арматуры.

6.2.4    Расчетную прочность изогнутого участка БКА допускается предварительно определять по формуле (6.5), если применимость зависимости подтверждена результатами испытаний БКА соответствующего типа. При наличии результатов испытаний следует принимать подтвержденное значение.

Расчетную прочность на растяжение изогнутого участка стержня БКА допускается определять по формуле:

 ,                                             (6.5)

где      f_fb – расчетная прочность на растяжение изогнутого участка стержня БКА;

r_b – радиус изгиба стержня;

d_b – номинальный диаметр стержня;

f_fu – расчетная прочность на растяжение БКА по 6.2.1.

Значение f_fb, определенное по формуле (6.5), следует принимать не более f_fu.

6.2.5    Допускается принимать прочность на растяжение изогнутых участков стержней БКА по результатам сертифицированных испытаний конкретного типа арматуры, выполненных по ГОСТ 32492, при условии, что испытания учитывают условия эксплуатации, соответствующие региону строительства.

7     Расчет изгибаемых элементов

7.1 Общие положения

7.1.1    Требования настоящей главы устанавливают правила расчета по прочности прямоугольных сечений бетонных элементов с одним слоем продольной арматуры БКА, работающих на изгиб. Расчет изгибаемых бетонных элементов, армированных БКА, следует выполнять по методу предельных состояний первой и второй групп с учетом требований СН КР 52-02 и настоящей инструкции.

7.1.2    Расчет по прочности изгибаемых элементов следует выполнять для сечений, нормальных к их продольной оси, на основе условий равновесия внутренних и внешних усилий и совместности деформаций бетона и БКА.

7.1.3    При расчете нормальных сечений следует принимать:

- сопротивление бетона растяжению равным нулю;

- распределение деформаций бетона и арматуры БКА по высоте сечения – линейным;

- деформации арматуры БКА равными деформациям окружающего бетона, при условии обеспечения анкеровки по разделу 9 настоящейинструкции;

- зависимость между напряжениями и деформациями арматуры БКА – линейно-упругой вплоть до разрушения;

- сопротивление арматуры БКА сжатию равным нулю;

- напряжения в растянутой арматуре БКА – не более расчетного сопротивления растяжению f_fu по 6.2.1.

7.1.4    Предельное состояние нормального сечения следует определять по одному из следующих случаев:

- достижение бетоном сжатой зоны предельной относительной деформации;

- достижение растянутой БКА предельной относительной деформации.

7.1.5    Характер разрушения нормального сечения следует определять сравнением фактического коэффициента армирования с граничным коэффициентом армирования, соответствующим одновременному достижению бетоном сжатой зоны и растянутой БКА предельных относительных деформаций.

7.1.6    При проектировании следует преимущественно предусматривать разрушение элемента вследствие достижения бетоном сжатой зоны предельной относительной деформации до разрыва растянутой БКА. Применение сечений, разрушение которых определяется разрывом БКА, допускается при выполнении требований по прочности, трещиностойкости и деформациям с учетом установленных коэффициентов надежности.

7.1.7    Характер разрушения нормального сечения следует устанавливать по соотношению фактического коэффициента армирования ρ_f и граничного коэффициента армирования ρ_fb, определяемого по формуле (7.3).

7.1.8    Расчетные характеристики бетона и БКА следует принимать по разделу 6 настоящей инструкции с учетом условий и продолжительности эксплуатации конструкции.

7.1.9    Изгибаемые элементы, армированные БКА, как правило, следует проектировать с разрушением по бетону сжатой зоны (ρ_f > ρ_fb) как с более благоприятным характером предельного состояния. Применение сечений с разрушением по разрыву арматуры БКА (ρ_f ≤ ρ_fb) допускается при выполнении требований настоящей инструкции по прочности и по пригодности к нормальной эксплуатации.

7.2 Расчет по прочности нормальных сечений

7.2.1    Расчет по прочности нормальных сечений изгибаемых элементов следует выполнять из условия (рисунок 7.1)

                                                                       (7.1)

где      M_n – номинальная несущая способность  нормального сечения при изгибе;

φ – коэффициент снижения номинальной несущей способности;

M_u – расчетный изгибающий момент от расчетного сочетания нагрузок, определяемый с учетом требований СНиП 2.01.07.

7.2.2    Номинальную прочность нормального сечения при изгибе следует определять на основе условий равновесия внутренних усилий, совместности деформаций бетона и БКА и расчетных диаграмм деформирования материалов.

7.2.3    Предельное состояние нормального сечения следует определять в зависимости от соотношения фактического и граничного коэффициентов армирования. Коэффициент армирования БКА следует определять по формуле

                                                                       (7.2)

где      ρ_f – коэффициент армирования БКА;

A_f – площадь поперечного сечения растянутой БКА;

b – ширина поперечного сечения элемента;

d – рабочая высота сечения.

7.2.4    Граничный коэффициент армирования ρ_fb следует определять по формуле

                                                           (7.3)

где      f_c' – заданная цилиндрическая прочность бетона при сжатии, принимаемая по 4.1.3–4.1.5, МПа;

f_fu – расчетная прочность БКА при растяжении по 6.2.1, МПа;

E_f – модуль упругости БКА при растяжении по 6.2.2, МПа;

ε_cu – предельная относительная деформация бетона сжатой зоны, принимаемая равной 0,003;

β₁ – коэффициент, характеризующий относительную высоту эквивалентной прямоугольной эпюры напряжений в сжатом бетоне, принимаемый по формулам (7.4) и (7.5).

7.2.5    Коэффициент β₁, характеризующий отношение высоты эквивалентной прямоугольной эпюры напряжений к высоте сжатой зоны бетона, следует принимать:

β₁ = 0,85        при f_c' ≤ 28 МПа;                                        (7.4)

                                               при f_c' > 28МПа. (7.5)

7.2.6    При ρ_f < ρ_fb предельное состояние нормального сечения определяется разрывом растянутой БКА.

При ρ_f > ρ_fb предельное состояние определяется достижением бетоном сжатой зоны предельной относительной деформации.

При ρ_f = ρ_fb указанные состояния принимаются одновременными.

7.2.7    Независимо от соотношения ρ_f и ρ_fb площадь БКА должна удовлетворять требованиям по минимальному армированию, прочности, ширине раскрытия трещин и прогибам.

а)

б)

в)

Рисунок 7.1 – Эпюры напряжений и деформаций в нормальном сечении бетонного элемента, армированного БКА, при различных предельных состояниях: (а) разрушение по бетону сжатой зоны; (б) граничное состояние (ρ_f = ρ_fb); (в) разрушение по разрыву арматуры БКА

Номинальная прочность сечений при разрушении бетона сжатой зоны

7.2.8    При ρ_f > ρ_fb предельное состояние нормального сечения следует определять по достижению бетоном сжатой зоны предельной относительной деформации. Распределение напряжений в сжатой зоне бетона допускается принимать в виде эквивалентной прямоугольной эпюры.

7.2.9    Номинальную прочность нормального сечения при изгибе следует определять по формуле

                                                           (7.6)

где f_f – напряжение в растянутой БКА при достижении бетоном предельной относительной деформации;

a – высота эквивалентной прямоугольной эпюры напряжений в сжатом бетоне.

7.2.10    Высоту эквивалентной прямоугольной эпюры напряжений в сжатом бетоне следует определять по формуле

                                                                       (7.7)

где      a – высота эквивалентной прямоугольной эпюры напряжений в сжатом бетоне, мм;

A_f – площадь растянутой БКА, мм²;

f_f – напряжение в растянутой БКА, МПа;

f_c' – заданная цилиндрическая прочность бетона при сжатии, МПа;

b – ширина сжатой зоны сечения, мм.

7.2.11    Напряжение в растянутой арматуре БКА, соответствующее предельной деформации сжатой зоны бетона, определяется по формуле

                                                                       (7.8)

7.2.12    При совместном решении формул (7.7) и (7.8) напряжение в растянутой БКА допускается определять по формуле

                                    (7.9)

7.2.13    Номинальную прочность прямоугольного сечения при изгибе допускается определять через коэффициент армирования по формуле

                                                           (7.10)

7.2.14    Полученное значение номинальной прочности M_n следует использовать при проверке условия (7.1) с учетом коэффициента снижения прочности φ.

Номинальная прочность сечений при разрушении растянутой БКА

7.2.15    При ρ_f ≤ ρ_fb предельное состояние нормального сечения определяется достижением растянутой БКА предельной относительной деформации. Номинальную прочность следует определять по формуле

                                                           (7.11)

где      c – высота сжатой зоны бетона при разрушении БКА.

7.2.16    При определении прочности сечения по 7.2.15 следует учитывать, что в момент разрушения БКА относительная деформация бетона сжатой зоны может быть меньше предельного значения:

ε_c ≤ ε_cu                                                                       (7.12)

Параметры α₁ и β₁, характеризующие эквивалентную прямоугольную эпюру напряжений в бетоне, следует принимать в зависимости от достигнутой относительной деформации бетона ε_c.

7.2.17    Высоту сжатой зоны c, относительную деформацию бетона ε_c и параметры эквивалентной эпюры напряжений следует определять совместным решением уравнений равновесия внутренних усилий и совместности деформаций бетона и БКА.

7.2.18    Для предварительной или упрощенной оценки номинальной прочности сечения допускается принимать максимальное значение высоты сжатой зоны, равное граничной высоте c_b. В этом случае номинальную прочность следует определять по формуле

 ,                                                         (7.13)

где      c_b – граничная высота сжатой зоны бетона.

7.2.19    Граничную высоту сжатой зоны следует определять по формуле,

 ,                                                                     (7.14)

где      ε_fu – расчетная предельная относительная деформация БКА при растяжении.

7.2.20    Расчетную несущую способность нормального сечения при изгибе следует определять умножением номинальной несущей способности M_n на коэффициент снижения номинальной несущей способности φ.

7.2.21    Значение коэффициента φ следует принимать в зависимости от отношения фактического коэффициента армирования ρ_f к граничному коэффициенту армирования ρ_fb:

 ,                      при  ;                                     (7.15)

 ,                      при  ;              (7.16)

 ,                                  при  .                                     (7.17)

При ρ_f ≤ ρ_fb следует принимать φ=0,55, поскольку предельное состояние сечения определяется разрывом растянутой БКА.

При ρ_fb < ρ_f < 1,4 ρ_fb значение коэффициента φ следует определять по линейной зависимости, приведенной в формуле (7.16).

При ρ_f ≥ 1,4 ρ_fb следует принимать φ=0,65, поскольку предельное состояние сечения определяется достижением бетоном сжатой зоны предельной относительной деформации.

7.2.22    Коэффициент φ следует применять только к номинальной несущей способности сечения M_n. Повторное применение коэффициента φ к расчетным характеристикам бетона или БКА, а также повторное снижение величины φM_n другим коэффициентом надежности по материалу не допускается.

7.2.23    Минимальную площадь растянутой БКА следует назначать из условия, исключающего разрушение элемента непосредственно после образования нормальных трещин. Должно выполняться условие

                                                                       (7.18)

где    φ M_n – расчетная прочность нормального сечения при изгибе;

M_cr – момент образования нормальных трещин.

7.2.24    Момент образования нормальных трещин допускается определять по формуле

                                                                                   (7.19)

где      f_r – расчетная прочность бетона растяжению при изгибе, определяемая по формуле (7.20);

I_g – момент инерции полного бетонного сечения без учета трещин;

y_t – расстояние от центра тяжести полного бетонного сечения до крайнего растянутого волокна бетона.

7.2.25    Расчетную прочность бетона при растяжении при изгибе следует определять по формуле

                                                                       (7.20)

где      λ – коэффициент, учитывающий вид бетона, для тяжелого бетона следует принять равным 1,0;

 – цилиндрическая прочность бетона при сжатии, МПа.

7.2.26    Для элементов прямоугольного и таврового сечений минимальную площадь растянутой БКА  следует определять по формуле

                                               (7.21)

где      b_w – ширина ребра сечения в растянутой зоне. Требование настоящего пункта не применяется при ρ_f ≥ 1,4 ρ_fb.

7.2.27    Требования 7.2.26 и 7.2.29 следует применять для сечений, в которых предельное состояние определяется разрывом растянутой БКА при ρ_f ≤ ρ_fb.

7.2.28    Для сечений при ρ_f > ρ_fb площадь растянутой БКА следует принимать не менее площади, требуемой расчетом по прочности и предельным состояниям второй группы.

7.2.29    Проверку минимальной площади БКА по формуле (7.21) допускается не выполнять, если фактическая площадь растянутой БКА в каждом расчетном сечении превышает требуемую по расчету площадь не менее чем на одну треть:

                                                           (7.22)

где  – площадь растянутой БКА, требуемая по расчету.

Особенности расчета элементов с несколькими слоями БКА

7.2.30    При расположении растянутой БКА в нескольких слоях деформации и напряжения следует определять отдельно для каждого слоя в зависимости от расстояния до нейтральной оси сечения.

7.2.31    Напряжение в i-м слое растянутой БКА следует определять по формуле

                                                                       (7.23)

7.2.32    Внутреннее усилие в растянутой БКА следует определять суммированием усилий во всех слоях:

                                                                       (7.24)

7.2.33    Характер предельного состояния следует определять по деформации крайнего растянутого слоя БКА, наиболее удаленного от нейтральной оси.

7.2.34    Прочность элемента с несколькими слоями БКА следует определять из условий равновесия и совместности деформаций. Принимать одинаковые напряжения во всех слоях БКА не допускается.

БКА в сжатой зоне

7.2.35    Расчетное сопротивление продольной БКА, расположенной в сжатой зоне, следует принимать равным нулю. Ее вклад в прочность нормального сечения учитывать не допускается.

7.2.36    БКА в сжатой зоне допускается учитывать как конструктивную арматуру, в том числе для закрепления поперечной арматуры и обеспечения непрерывности продольных стержней.

7.2.37    Продольные стержни БКА в сжатой зоне следует закреплять поперечной арматурой. Ее шаг следует принимать не более

s_w ≤ min (b_min; 16d_b; 48d_fw),                                              (7.25)

где      s_w – шаг поперечной арматуры;

b_min – наименьший поперечный размер сечения элемента;

d_b – номинальный диаметр продольной БКА;

d_fw – номинальный диаметр поперечной арматуры.

7.3 Пригодность к нормальной эксплуатации

7.3.1    Расчет бетонных элементов, армированных БКА, по второй группе предельных состояний следует выполнять по критериям ограничения ширины раскрытия трещин и ограничения прогибов, поскольку выполнение расчета по прочности не гарантирует соблюдения этих критериев.

7.3.2    Допустимые значения ширины раскрытия трещин ω следует принимать по таблице 7.1 в зависимости от условий эксплуатации конструкции.

Т а б л и ц а 7.1 – Допустимые значения ширины трещин

7.3.3    Расчет следует выполнять на действие нормативных значений нагрузок с учетом продолжительности их действия и требований настоящей инструкции СН КР 52-02.

7.3.4    При расчете следует учитывать линейно-упругое поведение БКА, пониженную по сравнению со стальной арматурой жесткость армированного сечения после образования трещин и отсутствие пластических деформаций арматуры.

Расчет ширины раскрытия нормальных трещин

7.3.5    Ширину раскрытия нормальных трещин следует ограничивать с учетом назначения конструкции, условий эксплуатации, требований к внешнему виду, водонепроницаемости и долговечности бетона.

Предельно допустимую ширину раскрытия трещин w_lim следует принимать по СН КР 52-02. Увеличивать ее только на основании стойкости БКА к электрохимической коррозии не допускается.

7.3.6    Максимальное расстояние между продольными стержнями БКА в растянутой зоне s_max, обеспечивающее ограничение ширины раскрытия нормальных трещин, следует определять по формуле

                                               (7.26)

где    E_f  – модуль упругости БКА, МПа (принимается от 45 000 до 55 000 МПа);

 _min – предельно допустимая ширина трещины;

f_fs – напряжение в БКА от нормативной нагрузки, МПа;

k_b – коэффициент, учитывающий сцепление БКА с бетоном (принимается по таблице 7.2 или экспериментально) (обычно около 1.0–1.4);

c_c – расстояние от растянутой грани элемента до центра ближайшего стержня БКА, т.е. защитный слой бетона до центра тяжести арматуры, мм.

Т а б л и ц а 7.2 – Значения коэффициента сцепления  

П р и м е ч а н и я

Значения f_fs определяются на основе упругого расчета трещиноватого сечения (без предположения о текучести).

Расчеты по ширине трещин с БКА требуют уточненного проектирования в ПСЭ, особенно при эксплуатационных нагрузках, действующих длительно.

7.3.7    Напряжение f_fs следует определять по результатам упругого расчета сечения с трещиной. Принимать напряжение в БКА равным расчетному сопротивлению растяжению при расчете ширины раскрытия трещин не допускается.

7.3.8    Коэффициент сцепления k_b следует принимать по результатам испытаний БКА конкретного типа поверхности и номинального диаметра. При отсутствии подтвержденных данных значение k_b следует принимать по таблице 7.2 настоящей инструкции.

7.3.9    Расстояние от растянутой грани элемента до центра ближайшего стержня БКА должно удовлетворять условию

 ,                                                                     (7.27)

где      β – коэффициент, учитывающий расположение стержней БКА относительно растянутой поверхности элемента.

7.3.10    Если условие (7.27) не выполняется, ширину раскрытия трещин следует ограничивать уменьшением шага стержней, увеличением площади растянутой БКА, снижением напряжения f_fs или изменением расположения арматуры в сечении.

Расчет прогибов

7.3.11    Прогибы изгибаемых элементов с БКА следует определять расчетом с учетом образования трещин, изменения жесткости по длине элемента, ползучести и усадки бетона и продолжительности действия нагрузки.

7.3.12    Расчетные значения прогибов не должны превышать предельных значений, установленных СН КР 52-02 и нормативными документами на нагрузки и воздействия.

7.3.13    Для сечения без трещин момент инерции следует принимать равным моменту инерции приведенного полного сечения I_g. После образования трещин момент инерции сечения I_cr следует определять без учета растянутого бетона.

7.3.14    Для прямоугольного сечения с одним слоем растянутой БКА момент инерции сечения с трещиной следует определять по формуле:

                                               (7.28)

где      I_cr – момент инерции приведенного сечения с трещиной;

k – относительная высота сжатой зоны бетона;

n_f – отношение модулей упругости БКА и бетона.

7.3.15    Отношение модуля упругости БКА E_f к модулю упругости бетона E_c следует определять по формуле

                                                                       (7.29)

7.3.16    Относительную высоту сжатой зоны бетона в упругой стадии (до разрушения структуры сечения) k следует определять по формуле

 ,                                             (7.30)

где  – коэффициент армирования.

7.3.17    При M_a ≥ M_cr эффективный момент инерции следует определять по формуле

              где                                       (7.31)

где      I_e – эффективный момент инерции сечения;

M_a – максимальный изгибающий момент от эксплуатационной (нормативной) нагрузки;

M_cr – момент образования нормальных трещин.

7.3.18    Коэффициент γ следует определять по формуле

                                                           (7.32)

7.3.19    При M_a < M_cr следует принимать

I_e = I_g.

Если значение M_a близко к M_cr и возможно образование трещин вследствие усадки, температурных воздействий или изменчивости прочности бетона, допускается принимать I_e по формуле (7.31).

7.3.20    Кратковременный прогиб следует определять методами строительной механики с использованием изгибной жесткости E_cI_e.

7.3.21    Напряжение в БКА при действии эксплуатационной нагрузки f_fs, используемое в формулах (7.26) и (7.27), следует определять по формуле

f_fs = M_a·n_f·d·(1 − k) / I_cr                                           (7.33)

где      M_a – изгибающий момент от эксплуатационной (нормативной) нагрузки в рассматриваемом сечении.

7.3.22    Расчет прогибов бетонных элементов, армированных БКА, следует выполнять прямым методом (определением расчетного значения прогиба и сравнением с предельно допустимым) с учетом пониженной жесткости арматуры БКА по сравнению со стальной арматурой.

7.3.23    Допускается на стадии предварительного назначения размеров сечения использовать минимальную толщину элемента по таблице 7.3, без последующей отмены проверки прогибов прямым методом.

Т а б л и ц а 7.3 – Рекомендуемая минимальная толщина непредварительно напряженных балок и однонаправленных плит

П р и м е ч а н и е – При выводе уравнения предполагается, что растянутая зона бетона между трещинами не воспринимает усилий (без учета натяжения бетона). Влияние «жесткости на растяжение» было учтено путем поправки на соотношение эффективного и полностью трещиноватого моментов инерции. Значения таблицы 7.3 соответствуют предельному относительному прогибу Δ/l = 1/240 при коэффициенте армирования 2,0·ρ_fb – для плит и 3,0·ρ_fb – для балок.

7.3.24    Предельное отношение пролета к толщине элемента, обеспечивающее непревышение предельного относительного прогиба, следует определять по формуле

                                                           (7.34)

где      η = d/h – относительная рабочая высота сечения;

k – относительная высота сжатой зоны бетона, определяемая по формуле (7.30);

(Δ/ℓ)_max – предельное отношение прогиба к пролету при расчетной нагрузке;

K₁ – параметр, учитывающий условия опирания, принимаемый по таблице 7.4.

Т а б л и ц а 7.4 – Значения коэффициента K₁

7.3.25    Для неразрезных балок эффективный момент инерции следует определять с учетом жесткости сечений в зонах положительных и отрицательных изгибающих моментов. Для пролета с защемлением на обеих опорах следует принимать

                                                     (7.35)

где  – эффективный момент инерции в сечении максимального положительного момента,  и  – эффективные моменты инерции в сечениях максимальных отрицательных моментов.

При защемлении одного конца пролета I_e следует принимать равным значению в сечении максимального изгибающего момента вдоль пролета.

7.3.26    Для пролета с защемлением на одной опоре эффективный момент инерции следует определять с учетом положения максимального изгибающего момента и изменения жесткости по длине пролета.

7.3.27    При M_a < M_cr прогиб допускается определять по жесткости сечения без трещин. При M_a ≥ M_cr прогиб следует определять с использованием эффективного момента инерции I_e.

7.3.28    Кратковременный прогиб следует определять с использованием эффективного момента инерции I_e по методам строительной механики.

7.3.29    Дополнительный прогиб от ползучести и усадки бетона Δ_(cp+sh) следует определять по формуле

                                                           (7.36)

где  – кратковременный прогиб от постоянных и длительных нагрузок;

 – коэффициент увеличения прогиба во времени.

7.3.30    Коэффициент увеличения прогиба во времени следует определять по формуле

                                                                    (7.37)

где  – коэффициент армирования в сжатой зоны БКА;

 – коэффициент, учитывающий продолжительность действия нагрузки, принимаемый по СН КР 52-02.

7.3.31    Поскольку сопротивление БКА сжатию в расчете принимается равным нулю, при отсутствии учитываемой сжатой арматуры следует принимать

 = 0;  = ξ.                                                (7.38)

7.3.32    Полный прогиб элемента следует определять суммированием кратковременного прогиба от соответствующей нагрузки и дополнительного прогиба от ползучести и усадки бетона.

7.3.33    Значение коэффициента ξ следует принимать в зависимости от продолжительности действия нагрузки и условий эксплуатации конструкции по принятой расчетной методике.

7.3.34    Расчетный полный прогиб не должен превышать предельного значения, установленного СН КР 52-02 с учетом назначения конструкции и влияния прогиба на смежные несущие и ненесущие элементы.

7.4 Ограничение напряжений в БКА при длительном и циклическом нагружении

7.4.1    Напряжения в растянутой БКА от постоянных и длительно действующих нагрузок следует определять по результатам упругого расчета сечения с трещиной.

Для прямоугольного сечения с одним слоем растянутой БКА напряжение следует определять по формуле

                                                           (7.39)

где      M_s,sus – изгибающий момент от постоянных и длительно действующих нагрузок;

f_fs,sus – напряжение в БКА от постоянных и длительно действующих нагрузок; n_f – отношение модулей упругости БКА и бетона;

d – рабочая высота сечения;

k – относительная высота сжатой зоны бетона;

I_cr – момент инерции приведенного сечения с трещиной.

7.4.2    Напряжение в БКА от постоянных и длительно действующих нагрузок должно удовлетворять условию

                                                           (7.40)

где      γ_f,l – коэффициент снижения сопротивления БКА растяжению при длительном действии нагрузки, принимаемый по 4.3 настоящей инструкции.

7.4.3    При γ_f,l =0,4 условие (7.40) принимает вид

                                                           (7.41)

Применение меньшего предельного значения допускается при воздействии агрессивной среды либо при наличии соответствующих результатов испытаний.

7.4.4    При действии многократно повторяющейся нагрузки максимальное напряжение в БКА следует определять по формуле

                                               (7.42)

где      M_cyc,max – максимальный изгибающий момент от переменной составляющей циклической нагрузки.

7.4.5    Допускаемое максимальное напряжение, размах напряжений и число циклов следует принимать по результатам испытаний БКА конкретного типа и номинального диаметра в соответствии с 4.3 настоящей инструкции.

7.4.6    При отсутствии подтвержденных усталостных характеристик применение БКА в качестве рабочей арматуры элементов, рассчитываемых на многократно повторяющиеся нагрузки, не допускается.

8     Расчет по прочности при действии поперечной силы и на продавливание

8.1 Общие положения

8.1.1    Положения настоящего раздела распространяются на расчет:

- изгибаемых элементов с продольной БКА на действие поперечных сил;

- элементов с поперечной арматурой из БКА;

- плит и фундаментов на продавливание.

8.1.2    При расчете бетонных элементов, армированных БКА, на действие поперечной силы следует учитывать:

- пониженный модуль упругости арматуры БКА по сравнению со сталью, влияющий на угол наклона трещин, ширину их раскрытия и вклад бетона в сопротивление срезу;

- отсутствие стадии текучести и хрупкий характер разрушения арматуры БКА;

- снижение прочности арматуры БКА в местах загиба (в хомутах).

8.1.3    Расчет по прочности наклонных сечений следует выполнять с учетом сопротивления бетона и поперечной арматуры из БКА. Сопротивление продольной БКА поперечному срезу и ее нагельное действие в расчете допускается не учитывать.

8.1.4    Условие прочности наклонного сечения следует принимать в виде

            ,                                                          (8.1)

где  – номинальная несущая способность элемента при действии поперечной силы;

 – коэффициент снижения номинальной несущей способности, принимаемый равным 0,75;

 – расчетная поперечная сила от расчетного сочетания нагрузок, определяемая с учетом требований СНиП 2.01.07.

8.1.5    Номинальную прочность наклонного сечения на срез следует определять как сумму усилий, воспринимаемых бетоном и поперечной арматурой из БКА:

                                                           (8.2)

где      V_c – усилие, воспринимаемое бетоном в наклонном сечении;

V_f – усилие, воспринимаемое поперечной арматурой из БКА.

8.1.6    Расчетное сопротивление поперечной арматуры из БКА следует принимать с учетом ее модуля упругости, предельной относительной деформации и снижения прочности в местах загиба.

8.1.7    Прочность наклонных сечений следует проверять по наиболее опасному наклонному сечению в пределах рассматриваемого участка элемента с учетом положения опор, сосредоточенных сил и изменения поперечной силы по длине элемента.

8.1.8    При отсутствии поперечной арматуры из БКА прочность элемента на действие поперечной силы следует определять только по сопротивлению бетона V_c.

8.2 Расчет по прочности наклонных сечений при действии поперечных сил

8.2.1    Расчетная поперечная сила V_u, определенная от расчетного сочетания нагрузок, не должна превышать расчетную несущую способность элемента V_n.

8.2.2    Поперечную силу, воспринимаемую бетоном элемента без поперечной арматуры, следует определять по формуле

                                                           (8.3)

где  – заданная цилиндрическая прочность бетона при сжатии, МПа;

 – ширина сечения элемента в мм;

 – рабочая высота сечения (расстояние от сжатой грани до центра тяжести растянутой арматуры), мм;

 – относительная высота сжатой зоны бетона, характеризующая положение нейтральной оси;

 – высота сжатой зоны бетона, мм.

8.2.3    Значение k следует определять с учетом коэффициента армирования продольной БКА и отношения модулей упругости БКА и бетона:

                                                                       (8.4)

 ,                                             (8.5)

где      E_f – модуль упругости БКА при растяжении, МПа;

E_c – начальный модуль упругости бетона, МПа;

 – коэффициент продольного армирования, принимаемый равным

A_f/(b_wd).                                                                    (8.6)

8.2.4    Поперечную силу, воспринимаемую вертикальной поперечной БКА, следует определять по формуле

                                                                       (8.7)

где  – суммарная площадь поперечного сечения ветвей поперечной БКА, пересекающих рассматриваемое наклонное сечение в пределах шага s, мм²;

 – напряжение в хомуте из БКА, МПа;

d – рабочая высота сечения;

s – шаг хомутов из БКА, мм.

8.2.5    Расчетное напряжение в поперечной БКА следует определять по формуле

 ,                                                         (8.8)

где      f_fb – расчетное сопротивление растяжению БКА на криволинейном участке.

Предельную относительную деформацию поперечной БКА при расчете наклонных сечений следует принимать не более

 .                                                                     (8.9)

8.2.6    Требуемую площадь поперечной БКА следует определять из условия

                                                                       (8.10)

Если V_u≤φV_c, поперечную БКА следует устанавливать в случаях и количестве, предусмотренных конструктивными требованиями настоящей инструкции.

8.2.7    Поперечную силу, воспринимаемую наклонной поперечной БКА, следует определять по формуле

                                                           (8.11)

где      θ – угол наклона поперечной БКА к продольной оси элемента.

8.2.8    Поперечную силу, воспринимаемую непрерывной спиральной поперечной БКА, следует определять по формуле

                                                                       (8.12)

Для вертикально расположенной поперечной БКА следует принимать θ = 90°.

8.3 Минимальное поперечное армирование и конструктивные требования

8.3.1    Минимальную поперечную БКА следует предусматривать, если выполняется условие

  >  .                                                               (8.13)

8.3.2    Минимальную площадь поперечной БКА в пределах шага s следует определять по формуле

 ,                                                         (8.14)

где      b_w, s принимают в миллиметрах;

f_fv – в мегапаскалях;

A_fv,min – в квадратных миллиметрах.

Площадь установленной поперечной БКА должна удовлетворять условию

 ,                                                         (8.15)

8.3.3    При  ≤  необходимость установки поперечной БКА следует определять расчетом и конструктивными требованиями настоящей инструкции.

8.3.4    Во избежание разрушения сжатой полосы бетона номинальную поперечную силу, воспринимаемую поперечной БКА, следует ограничивать условием

 .                                                         (8.16)

8.3.5    Шаг вертикальной поперечной БКА следует принимать не более

s_max = min (d/2;600 мм).                                        (8.17)

При назначении шага следует обеспечивать пересечение каждой возможной наклонной трещины не менее чем одним поперечным стержнем.

8.3.6    Поперечную БКА следует изготовлять в виде замкнутых хомутов или иных изделий заводского изготовления, обеспечивающих расчетную анкеровку поперечной арматуры в бетоне.

Изгибание и правка хомутов из БКА на строительной площадке не допускаются.

8.3.7    Радиус изгиба хомута следует назначать из условия

                                                                       (8.18)

где      r_b – внутренний радиус изгиба хомута;

d_b – номинальный диаметр стержня БКА.

Выполнение хомутов с острыми изгибами не допускается.

8.3.8    Зацепы хомутов следует выполнять под углом 90°. Передачу усилия от хомута на бетон следует обеспечивать прямым анкерным участком, расположенным за изгибом.

Длину прямого анкерного участка следует принимать не менее

l_thf =12d_b.                                                                  (8.19)

8.3.9    Прочность БКА в зоне изгиба следует принимать по результатам испытаний заводского изделия с учетом радиуса изгиба, диаметра стержня и длины анкерного участка.

Применение в расчете прочности прямолинейного участка БКА для зоны изгиба хомута не допускается.

8.3.10 При транспортировании, хранении и установке хомутов не допускаются механические повреждения, надрезы, расслоения и нарушение формы изделий в местах изгиба и анкеровки.

8.4 Расчет плит на продавливание

8.4.1    Расчет на продавливание следует выполнять для плоских плит и фундаментных плит с БКА при действии сосредоточенных сил и изгибающих моментов в зонах опирания на колонны, пилоны и другие локальные опоры.

8.4.2    Расчет следует выполнять из условия:

  ≤  ,                                                               (8.20)

где      V_u – расчетная поперечная сила в пределах критического периметра продавливания, определяемая от расчетного сочетания нагрузок по СНиП 2.01.07;

V_c – номинальная несущая способность бетона при продавливании;

φ – коэффициент снижения номинальной несущей способности при продавливании.

8.4.3    Критический периметр b_o следует располагать на расстоянии d/2 от граней площади приложения сосредоточенной нагрузки или опорной площадки.

Форму критического периметра следует принимать соответствующей форме и расположению колонны, пилона или другой локальной опоры.

8.4.4    Поперечную силу, воспринимаемую бетоном при продавливании, следует определять по формуле

 ,                                                                     (8.21)

где  – заданная цилиндрическая прочность бетона при сжатии, МПа;

 – длина критического периметра, измеряемая на расстоянии  от грани колонны;

 – рабочая высота сечения плиты, мм;

 – относительная высота сжатой зоны бетона, определяемая по формулам (8.4)–(8.6).

8.4.5    При различной рабочей высоте сечения в двух взаимно перпендикулярных направлениях значение d следует принимать равным среднему значению рабочих высот:

d = (d_x + d_y)/2.                                                                     (8.22)

8.4.6    Коэффициент продольного армирования, используемый при определении k, следует устанавливать с учетом БКА, расположенной в обоих направлениях плиты в пределах рассматриваемой зоны продавливания.

При различном армировании в двух направлениях коэффициент армирования следует принимать равным

 .                                                                     (8.23)

8.4.7    При определении несущей способности плиты на продавливание следует учитывать отверстия, проемы и вырезы, расположенные на расстоянии менее 6_d от грани площади приложения сосредоточенной нагрузки или опорной площадки.

Участки критического периметра, ограниченные линиями, проведенными от центра колонны или опорной площадки к ближайшим граням отверстия, в расчете учитывать не следует.

8.4.8    Для плит, опертых на крайние или угловые колонны, а также при передаче на колонну неуравновешенного изгибающего момента расчет следует выполнять с учетом неравномерного распределения касательных напряжений по критическому периметру.

Применение формул (8.22) и (8.23) без учета указанной неравномерности не допускается.

При применении формул (8.22) и (8.23) в расчете плит, опертых на крайние или угловые колонны, а также при передаче неуравновешенного изгибающего момента следует дополнительно учитывать неравномерное распределение касательных напряжений по критическому периметру.

8.4.9    Если условие (8.20) не выполняется, следует увеличить толщину плиты, размеры опорной зоны, прочность бетона либо предусмотреть капитель или иное конструктивное решение, эффективность которого подтверждена расчетом.

Поперечную БКА в зоне продавливания допускается учитывать только при наличии расчетной методики и экспериментального подтверждения ее анкеровки и несущей способности.

9     Армирование от усадки и температурных воздействий

8.1 Общие положения

8.1.1    Армирование от усадки и температурных воздействий следует предусматривать для ограничения ширины раскрытия трещин, возникающих вследствие усадки бетона и изменения температуры.

8.1.2    Площадь БКА, устанавливаемой для восприятия усадочных и температурных воздействий, следует определять с учетом ее модуля упругости и расчетного сопротивления растяжению.

8.1.3    В плитах с рабочей арматурой, расположенной преимущественно в одном направлении, БКА для восприятия усадочных и температурных воздействий следует устанавливать в направлении, перпендикулярном направлению рабочей арматуры.

8.2 Минимальное армирование БКА от усадки и температурных воздействий

8.2.1    Минимальный коэффициент армирования БКА для восприятия усадочных и температурных воздействий следует определять по формуле

                                                           (9.1)

где      ρ_f,ts – коэффициент армирования БКА от усадки и температурных воздействий;

f_fu – расчетная прочность БКА при растяжении, МПа;

E_f – модуль упругости БКА при растяжении, МПа;

E_s – условный модуль упругости стальной арматуры, принимаемый равным 200 000 МПа.

8.2.2    Коэффициент армирования, определенный по формуле (9.1), следует принимать не менее

 .                                                         (9.2)

8.2.3    Требуемую площадь БКА в рассматриваемом направлении следует определять по формуле

 ,                                                                     (9.3)

где      A_f,ts – требуемая площадь БКА в рассматриваемом направлении;

A_ct – площадь поперечного сечения бетона, учитываемая при определении армирования от усадки и температурных воздействий.

8.2.4    Если БКА располагается у двух противоположных поверхностей элемента, площадь A_f,ts, определенную по формуле (9.3), следует распределять между указанными поверхностями.

8.2.5    Площадь БКА, установленной в рассматриваемом направлении по расчету прочности или трещиностойкости, допускается учитывать при проверке условия (9.3).

8.2.6    Шаг стержней БКА следует принимать не более

 ,                                                         (9.4)

где      h – толщина элемента, мм.

8.3 Общие требования к анкеровке и соединениям БКА

8.3.1    Анкеровка БКА должна обеспечивать передачу расчетного усилия со стержня на бетон посредством сцепления в пределах установленной длины анкеровки.

8.3.2    Длину анкеровки БКА следует определять с учетом:

- расчетного напряжения в БКА;

- диаметра и площади поперечного сечения стержня;

- прочности бетона;

- характеристик поверхности БКА;

- толщины защитного слоя бетона;

- расстояния между стержнями;

- положения стержня при бетонировании;

- наличия поперечной арматуры;

- условий эксплуатации конструкции.

8.3.3    Расчетное усилие, передаваемое посредством сцепления БКА с бетоном, не должно превышать усилие, воспринимаемое участком анкеровки.

8.3.4    Расчетную длину анкеровки следует устанавливать для фактического напряжения в БКА в рассматриваемом сечении.

Если по расчету не требуется достижение полного расчетного сопротивления БКА растяжению, длину анкеровки допускается определять по фактическому расчетному напряжению в стержне.

8.3.5    Характеристики сцепления БКА с бетоном следует принимать по результатам испытаний стержней соответствующего типа, диаметра и профиля поверхности.

Применение значений сцепления, установленных для других видов композитной или стальной арматуры, без экспериментального обоснования не допускается.

8.3.6    При проектировании анкеровки следует проверять возможность следующих видов разрушения:

- выдергивание стержня из бетона;

- раскалывание бетона вдоль стержня;

- разрушение или повреждение поверхности БКА;

- разрыв стержня;

- разрушение бетона в зоне анкеровки.

8.3.7    Стыки БКА следует располагать вне участков действия наибольших расчетных усилий, если иное не подтверждено расчетом.

8.3.8    Сварка, механическая правка и изгибание стержней БКА при устройстве анкеровки и соединений не допускаются.

8.4 Характеристика сцепления БКА с бетоном

8.4.1    БКА должна иметь периодический профиль, обеспечивающий требуемое сцепление с бетоном, в том числе после воздействия агрессивных сред, в соответствии с ГОСТ 31938.

8.4.2    Номинальный диаметр, наружный диаметр и геометрические параметры профиля БКА следует принимать по нормативной или технической документации изготовителя в соответствии с ГОСТ 31938, пункт 4.5. При расчете не допускается заменять фактические параметры одного типа БКА параметрами арматуры другого типа или другого изготовителя.

8.4.3    Прочность сцепления БКА с бетоном следует определять испытанием на выдергивание по ГОСТ 32492.

8.4.4    Испытание следует проводить с соблюдением следующих требований ГОСТ 32492:

- скорость приложения нагрузки – по пункту 8.4.4;

- регистрацию нагрузки и проскальзывания стержня – по пункту 8.4.5;

- определение нагрузок при проскальзывании свободного конца стержня 0,05; 0,10 и 0,25 мм, а также максимальной нагрузки – по пункту 8.4.6;

- оценку действительности результата испытания и проведение повторных испытаний – по пунктам 8.4.7 и 8.4.8.

8.4.5    Напряжение сцепления при соответствующем значении нагрузки следует определять по ГОСТ 32492, по формуле

где      τᵢ – напряжение сцепления при нагрузке Pᵢ, МПа;

Pᵢ – нагрузка, соответствующая рассматриваемому значению проскальзывания, Н;

c – номинальная длина окружности поперечного сечения стержня БКА, мм;

l_b – длина сцепления стержня с бетоном в испытательном образце, мм.

Для стержня с круглым номинальным поперечным сечением длину окружности следует определять по формуле

где      d_f – номинальный диаметр стержня БКА, мм.

8.4.6    По результатам испытаний следует определять средние значения напряжения сцепления при проскальзывании 0,05; 0,10 и 0,25 мм, а также среднее максимальное напряжение сцепления в соответствии с ГОСТ 32492.

8.4.7    Протокол испытаний должен содержать сведения, предусмотренные ГОСТ 32492, включая данные о бетоне, номинальном диаметре и площади поперечного сечения БКА, длине сцепления, индивидуальных и средних результатах, статистической обработке и характере разрушения образцов.

8.4.8    Результаты испытаний допускается применять только к БКА того же типа, профиля поверхности, номинального диаметра и изготовителя, а также к бетону с прочностью не ниже принятой при испытаниях. Значения характеристик сцепления БКА, не подтвержденные протоколами испытаний, применять при расчете несущих конструкций не допускается.

8.4.9    Максимальное или среднее напряжение сцепления, определенное по ГОСТ 32492, не допускается непосредственно принимать в качестве расчетного сопротивления сцепления. Расчетное сопротивление сцепления R_bond должно быть установлено в нормативной или технической документации на применяемую БКА на основании испытаний с указанием нормативного значения, его обеспеченности и коэффициента надежности.

8.4.10    При отсутствии в нормативной или технической документации значения R_bond расчет длины анкеровки по формулам подраздела 9.5 настоящей инструкции не выполняют. В этом случае длину анкеровки следует принимать по результатам испытаний анкеруемых стержней в бетоне, воспроизводящих тип БКА, диаметр, профиль поверхности, класс бетона, защитный слой, расстояния между стержнями и характер приложения усилия, принятые в проекте.

8.5 Расчет длины анкеровки прямолинейных стержней БКА

8.5.1    Длину анкеровки прямолинейного стержня БКА следует определять из условия передачи расчетного усилия в стержне на бетон посредством сцепления (рисунок 9.1). Анкеровка прямолинейного стержня должна обеспечивать передачу расчетного усилия со стержня на бетон без выдергивания БКА, разрушения профиля ее поверхности и раскалывания бетона.

Рисунок 9.1 – Передача усилия через сцепление

8.5.2    Расчетное растягивающее усилие в анкеруемом стержне следует определять по формуле

где      N_f – расчетное усилие в анкеруемом стержне, Н;

A_f – номинальная площадь поперечного сечения стержня БКА, мм²;

σ_f – напряжение в БКА, требуемое по расчету рассматриваемого сечения, но не более расчетного сопротивления БКА растяжению, МПа.

8.5.3    Усилие, передаваемое посредством сцепления в пределах прямолинейного участка анкеровки, следует определять по формуле

где      N_b – расчетное усилие, передаваемое со стержня на бетон посредством сцепления, Н;

R_bond – расчетное сопротивление сцепления БКА с бетоном, МПа;

c – номинальная длина окружности поперечного сечения стержня, мм;

l_a – фактическая длина прямолинейного участка анкеровки, мм.

8.5.4    Прочность анкеровки следует проверять из условия

8.5.5    Требуемую длину прямолинейной анкеровки следует определять по формуле

Для стержня с круглым номинальным поперечным сечением формулу (9.10) допускается записывать в виде

8.5.6    Фактическая длина анкеровки должна удовлетворять условию

8.5.7    Длину анкеровки следует отсчитывать от сечения, в котором стержень должен воспринимать полное расчетное усилие, до конца стержня или до начала анкерного устройства.

8.5.8    В местах теоретического обрыва стержней, изменения площади продольной БКА и изменения знака изгибающего момента должна быть проверена передача усилия в пределах фактической длины анкеровки.

8.5.9    Влияние положения стержня при бетонировании, толщины защитного слоя, расстояния между стержнями, поперечного армирования и поперечного давления допускается учитывать только коэффициентами, установленными нормативной или технической документацией на применяемую БКА и подтвержденными испытаниями. При отсутствии таких данных указанные повышающие коэффициенты учитывать не допускается.

8.5.10    Если условие (9.12) не выполняется, следует увеличить длину анкеровки, уменьшить расчетное напряжение в стержне увеличением площади БКА либо применить анкерное устройство по 9.7. Снижение требуемой длины анкеровки без расчетного и экспериментального подтверждения не допускается.

8.5.11    При определении длины анкеровки следует учитывать ухудшение сцепления горизонтально расположенной БКА с бетоном в верхней части бетонируемого элемента.

8.5.12    К верхней арматуре следует относить горизонтально расположенные стержни БКА, под которыми при бетонировании находится слой бетонной смеси толщиной более 300 мм.

8.6 Стыки стержней БКА внахлестку

8.6.1    Стык растянутых стержней БКА внахлестку должен обеспечивать передачу расчетного усилия от одного стержня к другому через бетон без выдер-гивания стержней, разрушения профиля их поверхности и раскалывания бетона.

8.6.2    Характеристики сцепления БКА с бетоном, используемые при обосновании длины стыка внахлестку, следует определять по ГОСТ 32492. Длину стыка внахлестку следует принимать по результатам испытаний соединений стержней БКА соответствующего типа, диаметра и профиля поверхности. Применение коэффициента перехода от расчетной длины анкеровки к длине нахлестки без экспериментального обоснования не допускается.

8.6.3    Требуемую длину нахлестки l_lap,req следует принимать по нормативной или технической документации на применяемую БКА, подтвержденной испытаниями стыков внахлестку. Испытанные образцы должны воспроизводить тип и диаметр БКА, профиль поверхности, класс бетона, защитный слой, расстояния между стержнями, долю стыкуемых в одном сечении стержней и поперечное армирование зоны стыка.

8.6.4    Несущая способность стыка должна удовлетворять условию

где      N_lap,Rd – расчетная несущая способность испытанного стыка внахлестку, Н.

8.6.5    Фактическая длина нахлестки должна удовлетворять условию

8.6.6    При соединении стержней разных диаметров требуемую длину нахлестки следует принимать по стержню, для которого по результатам испытаний требуется большая длина.

8.6.7    Стыки внахлестку следует располагать вразбежку вне сечений с наибольшими расчетными растягивающими усилиями. Доля стыкуемых в одном расчетном сечении стержней не должна превышать значения, подтвержденного испытаниями соответствующего соединения.

8.6.8    В пределах длины нахлестки должны быть обеспечены защитный слой бетона, расстояния между стержнями и поперечное армирование, принятые при испытаниях. Применение меньшего защитного слоя, меньших расстояний или меньшего количества поперечной арматуры не допускается.

8.6.9    При отсутствии подтвержденной длины нахлестки для применяемого типа и диаметра БКА соединение стержней внахлестку в несущих конструкциях не допускается.

8.7 Механические соединения и анкерные устройства

8.7.1    Механические соединения и анкерные устройства БКА допускается применять при наличии нормативной или технической документации изготовителя и протоколов испытаний соединения или устройства совместно с БКА соответствующего типа, диаметра и профиля поверхности.

8.7.2    Испытания должны подтверждать несущую способность, характер разрушения и предельное перемещение соединения или анкерного устройства. Разрушение стержня в зоне захвата испытательной машины, не относящейся к испытываемому соединению, результатом испытания соединения не является.

8.7.3    Расчетная несущая способность механического соединения или анкерного устройства должна удовлетворять условию

где      N_con,Rd – расчетная несущая способность механического соединения или анкерного устройства, установленная по результатам испытаний, Н.

8.7.4    При определении N_con,Rd должны быть учтены коэффициент надежности и коэффициенты условий эксплуатации, установленные в нормативной или технической документации на соединение. Подменять расчетную несущую способность средним или максимальным результатом единичного испытания не допускается.

8.7.5    Детали соединения или анкерного устройства, включая материал, размеры, длину заделки, способ установки и подготовку поверхности стержня, следует принимать в соответствии с испытанным образцом. Изменение указанных параметров без повторного подтверждения несущей способности не допускается.

8.7.6    Механические воздействия при монтаже соединения не должны повреждать волокна, полимерную матрицу и профиль поверхности БКА. Контроль отсутствия повреждений следует предусматривать в проектной и технической документации.

8.7.7    При отсутствии протоколов испытаний и установленного расчетного значения N_con,Rd применение механического соединения или анкерного устройства в несущей конструкции не допускается.

Приложение А

(обязательное)

Основные буквенные обозначения

– глубина приведенного прямоугольного блока напряжений, мм;

– площадь поперечного сечения одного арматурного стержня из БКА, мм²;

  – площадь сечения одного стержня из БКА, мм²;

– минимальная необходимая площадь БКА-арматуры для предотвращения хрупкого разрушения изгибаемых элементов после образования трещин, мм²;

– площадь БКА-арматуры, предназначенной для компенсации усадочных и температурных деформаций, на погонный метр, мм²;

– площадь поперечного (сдвигающего) армирования БКА в пределах одного шага 8, мм²;

 – минимально допустимая площадь БКА – поперечного армирования в пределах одного шага 8, мм²;

– площадь поперечного сечения стальной растянутой арматуры, мм²;

– ширина прямоугольного поперечного сечения элемента, мм;

– периметр критического сечения для плит и фундаментов, мм;

– ширина стенки балки (или ребра сечения), мм;

– расстояние от наиболее сжатого волокна до нейтральной оси, мм;

– расстояние до нейтральной оси при сбалансированном состоянии деформаций, мм;

– защитный слой бетона (расстояние от поверхности бетона до арматуры), мм;

– шаг или расстояние до арматуры/покрытие, мм;

– коэффициент понижения прочности в зависимости от типа волокна и условий эксплуатации (окружающей среды);

– расстояние от наиболее сжатого волокна до центра тяжести растянутой

арматуры, мм;

– диаметр арматурного стержня, мм;

– толщина защитного слоя бетона от растянутого волокна до центра ближайшего стержня или проволоки, мм;

 – толщина защитного слоя от боковой поверхности элемента до центра ближайшего продольного стержня, мм;

– модуль упругости бетона, МПа;

– проектный или гарантированный модуль упругости БКА, определяемый как среднее значение из выборки, МПа;

 – средний модуль упругости БКА по результатам испытаний, МПа;

– модуль упругости стали, МПа;

– заданная цилиндрическая прочность бетона при сжатии, МПа;

– корень квадратный из цилиндрической прочности бетона при сжатии (используется в расчетах трещиностойкости), МПа;

– напряжение в растянутой арматуре БКА, МПа;

– прочность изогнутой (согнутой) части арматуры БКА, МПа;

– напряжение, развиваемое в арматуре БКА на длине анкеровки , МПа;

– требуемое напряжение в арматуре БКА по расчету, МПа;

– напряжение в БКА при действии эксплуатационных нагрузок, МПа;

 – напряжение в БКА от длительных эксплуатационных нагрузок, МПа;

– расчетная прочность БКА на растяжение определяется как , МПа;

– гарантированная прочность ПКМ, определяемая как среднее значение прочности минус три среднеквадратичных отклонения: , МПа;

– прочность БКА для расчета на сдвиг; принимается как минимум из: расчетной прочности , прочности изогнутой части хомута , напряжения, соответствующего деформации , МПа;

– напряжение в стальной арматуре при эксплуатационных нагрузках, МПа;

 – допустимое напряжение в стальной арматуре при эксплуатации, МПа;

 – средняя прочность БКА на растяжение по результатам серии испытаний, МПа;

– нормативное значение предела текучести ненапрягаемой стальной арматуры, МПа;

– полная высота изгибаемого элемента, мм;

– момент инерции поперечного сечения, мм⁴;

– момент инерции приведенного треснувшего сечения, мм⁴;

– эффективный момент инерции, мм⁴;

– эффективный момент инерции в сечении с максимальным положительным моментом, мм⁴;

– эффективный момент инерции в сечении с максимальным отрицательным моментом у ближнего края пролета, мм⁴;

– эффективный момент инерции в сечении с максимальным отрицательным моментом у дальнего края пролета, мм⁴;

– полный (брутто) момент инерции нетреснувшего сечения, мм⁴;

– отношение глубины нейтральной оси к расстоянию до арматуры;

– коэффициент, зависящий от сцепления (адгезии);

– коэффициент, учитывающий граничные условия;

– коэффициент, применяемый при расчете длины анкеровки изогнутых

стержней;

– длина пролета элемента, м;

– дополнительная длина анкеровки у опоры или точки перегиба, мм;

– базовая длина анкеровки для крюка из БКА, работающего на растяжение, мм;

– длина анкеровки, мм;

– фактическая длина заделки арматуры, мм;

– длина хвостовой части за крюком арматуры БКА, мм;

– расстояние между швами в бетонной плите на грунте, м;

– момент от эксплуатационной нагрузки, Н·мм;

– момент трещинообразования, Н·мм;

– расчетная (номинальная) моментная несущая способность, Н·мм;

 – момент от длительной эксплуатационной нагрузки, Н·мм;

– эксплуатационный изгибающий момент, Н·мм;

– расчетный (факторный) момент, Н·мм;

– отношение модуля упругости БКА к модулю упругости бетона;

– внутренний радиус изгиба арматуры БКА, мм;

– шаг хомутов или шаг непрерывной спирали, мм;

– максимально допустимый шаг арматуры по условиям раскрытия трещин, мм;

– температура стеклования материала, °C;

– среднее напряжение сцепления на поверхности арматуры БКА, МПа;

– расчетное сопротивление сечению на сдвиг, обеспеченное бетоном, Н;

– сопротивление на сдвиг, обеспеченное хомутами из БКА, Н;

– расчетная (номинальная) несущая способность сечения на сдвиг, Н;

– сопротивление на сдвиг, обеспеченное хомутами из стали, Н;

– расчетное (факторное) поперечное усилие, Н;

– максимально допустимая ширина раскрытия трещин, мм;

– собственный вес плиты, Н/м²;

– расстояние от центра тяжести брутто-сечения (без учета арматуры) до растянутой грани, мм;

– коэффициент поправки на расположение арматуры сверху;

– продольный коэффициент теплового расширения, 1/°C;

– поперечный коэффициент теплового расширения, 1/°C;

– отношение средней напряженности в эквивалентном прямоугольном сжатом блоке к ;

– отношение расстояния от нейтральной оси до растянутой грани к расстоянию от нейтральной оси до центра тяжести растянутой арматуры;

– коэффициент, характеризующий отношение высоты эквивалентной прямоугольной эпюры напряжений к высоте сжатой зоны бетона: при , при  уменьшается на 0,05 на каждые 7 МПа сверх 28 МПа, но не менее 0,65;

 – дополнительный прогиб от ползучести и усадки при длительной нагрузке, мм;

– мгновенный прогиб от длительной (постоянной) нагрузки, мм;

 – предельное отношение прогиба к пролету;

– деформация сжатого бетона;

– предельная (разрушающая) деформация сжатого бетона;

– деформация арматуры из БКА;

– средняя разрушающая деформация в серии образцов БКА;

– уровень деформации БКА при эксплуатационных нагрузках;

– расчетная разрушающая деформация БКА, определяемая как ;

– гарантированная разрушающая деформация ПКМ: , мм/мм;

– коэффициент снижения номинальной несущей способности;

– параметр, учитывающий изменение жесткости по длине элемента;

– отношение расстояния от сжатой грани до центра тяжести растянутой арматуры  к полной высоте сечения ;

– поправочный коэффициент на пониженные механические свойства легкого бетона;

– множитель для оценки дополнительного длительного прогиба;

– коэффициент трения основания (для расчета усадочной и температурной арматуры);

– угол наклона хомутов или спиралей;

– относительная площадь стальной сжатой арматуры: ;

– процент армирования, соответствующий сбалансированному состоянию деформаций;

– процент армирования БКА (относительная площадь);

– относительная площадь сжатой арматуры из БКА;

– относительная площадь арматуры БКА для усадки и температурных напряжений;

– процент армирования БКА, соответствующий сбалансированному состоянию деформаций;

– относительная площадь поперечной арматуры БКА (для расчета на срез);

– минимальный процент армирования (для стальной арматуры);

– среднеквадратическое отклонение (для статистической оценки прочности или деформации);

– коэффициент, учитывающий длительное воздействие нагрузки (ползучесть, усадка и др.).