; (5.4)
при
; (5.5)
при
, (5.6)
где , и - относительные деформации, принимаемые равными:
; (5.7)
; ;
при этом принимают ;
и - характеристики остаточного сопротивления фибробетона осевому растяжению, принимаемые по таблице 2.
6 Фибробетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры
6.1 Расчет конструкций по предельным состояниям первой группы
Расчет по прочности элементов конструкций на действие изгибающих моментов и продольных сил
Общие положения
6.1.1 Расчет по прочности элементов фибробетонных конструкций при действии изгибающих моментов и продольных сил (внецентренное сжатие или растяжение) следует производить для сечений, нормальных к их продольной оси.
Расчет по прочности нормальных сечений элементов следует производить на основе нелинейной деформационной модели согласно 6.1.13.
Расчет по прочности нормальных сечений элементов прямоугольного, таврового и двутаврового сечений без арматуры или с арматурой, расположенной у верхней и нижней граней сечения, допускается производить по предельным усилиям.
6.1.2 При расчете по прочности нормальных сечений внецентренно сжатых элементов следует учитывать случайный эксцентриситет приложения продольной силы и влияние продольного изгиба по СП 63.13330.
6.1.3 Для фибробетонных элементов, у которых предельное усилие по прочности оказывается меньше предельного усилия по образованию трещин, площадь сечения продольной растянутой арматуры должна быть увеличена по сравнению с требуемой из расчета по прочности не менее чем на 15% или определена из расчета по прочности на действие предельного усилия по образованию трещин.
Расчет по прочности нормальных сечений по предельным усилиям
6.1.4 Расчет по прочности нормальных сечений элементов с рабочей арматурой по предельным усилиям следует производить, определяя предельные усилия, которые могут быть восприняты фибробетоном и арматурой в нормальном сечении, исходя из следующих положений:
- сопротивление фибробетона растяжению представляется остаточными напряжениями, равными или и равномерно распределенными по растянутой зоне фибробетона;
- сопротивление фибробетона сжатию представляется напряжениями, равными и равномерно распределенными по сжатой зоне фибробетона;
- деформации (напряжения) в арматуре определяют в зависимости от высоты сжатой зоны фибробетона;
- растягивающие напряжения в стержневой арматуре принимают не более расчетного сопротивления растяжению ;
- сжимающие напряжения в стержневой арматуре принимают не более расчетного сопротивления сжатию .
6.1.5 Расчет по прочности нормальных сечений элементов без рабочей арматуры по предельным усилиям следует производить исходя из следующих положений:
- эпюру напряжений в сжатой зоне фибробетона принимают треугольной формы, как для упругого тела;
- эпюру напряжений в растянутой зоне фибробетона принимают трапециевидной формы с напряжениями в растянутой грани сечения, равными .
6.1.6 Расчет по прочности нормальных сечений фибробетонных элементов с рабочей арматурой следует производить в зависимости от соотношения между значением относительной высоты сжатой зоны фибробетона , определяемым из соответствующих условий равновесия, и значением граничной относительной высоты сжатой зоны , при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению .
Значение следует определять по формуле
, (6.1)
где - характеристика сжатой зоны фибробетона, принимаемая для фибробетона из тяжелого бетона классов до В60 включительно равной 0,8, а для фибробетона из тяжелого бетона классов В70 - В100 и из мелкозернистого бетона - равной 0,7;
- расчетное значение предельных относительных деформаций арматуры, принимаемое по СП 63.133300;
- относительные деформации сжатого фибробетона при напряжениях , допускается принимать их значения равными значениям по СП 63.13330 как для обычного бетона.
Расчет изгибаемых элементов
6.1.7 Расчет по прочности сечений изгибаемых элементов следует производить из условия
, (6.2)
где М - изгибающий момент от внешней нагрузки:
- предельный изгибающий момент, который может быть воспринят сечением элемента.
6.1.8 Значение для изгибаемых фибробетонных элементов прямоугольного сечения определяют по формулам:
- для фибробетонных элементов без рабочей арматуры (рисунок 2)
, (6.3)
где - упругопластический момент сопротивления сечения элемента для крайнего растянутого волокна, определяемый с учетом положений 6.1.5 и для элементов прямоугольных сечений равный
; (6.4)
- для фибробетонных элементов с рабочей арматурой (рисунок 3) при
, (6.5)
при этом высоту сжатой зоны х определяют по формуле
, (6.6)
6.1.9 Значение для изгибаемых фибробетонных элементов таврового и двутаврового сечения, с полкой в сжатой зоне, определяют по формулам: