МИНИСТЕРСТВО СТРОИТЕЛЬСТВА И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СВОДПРАВИЛ    СП    164.1325800.2014

УСИЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОМПОЗИТНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Издание официальное

Москва 2015

СП 164.1325800.2014

Предисловие

Сведения о своде правил

1    ИСПОЛНИТЕЛИ - ОАО «НИЦ «Строительство» - НИИЖБ им А.А. Гвоздева. ЗАО «Триада-Холдинг», ЗАО «ХК «Композит»

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3    ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)

4    УТВЕРЖДЕН приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 8 августа 2014 г. No 452/пр и введен в действие с 1 сентября 2014 г.

5    ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

6    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

В случав пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет

С Минстрой России. 2014

II

СП 164.132S800.20I4

Содержание

1    Область применения.............................................................................................................1

2    Нормативные ссылки............................................................................................................1

3    Термины и определения.......................................................................................................3

4    Общие требования.................................................................................................................4

5    Материалы.............................................................................................................................5

5.1    Требования к составным частям системы внешнего армирования

из композитных материалов...........................................................................................5

5.2    Нормативные и расчетные характеристики композитных материалов.....................7

5.3    Нормативные и расчетные характеристики бетона и стальной арматуры................9

6    Железобетонные конструкции без предварительно напряженной арматуры,

усиленные внешним армированием из композитных материалов.................................10

Расчет по предельным состояниям первой группы........................................................10

6.1    Общие положения.........................................................................................................10

6.2    Расчет по прочности нормальных сечений но предельным усилиям......................11

6.3    Расчет по прочности нормальных сечений на основе нелинейной

деформационной модели..............................................................................................21

6.4    Расчет по прочности сечений, наклонных к продольной оси элемента..................29

Расчет по предельным состояниям второй группы.......................................................32

6.5    Расчет по образованию трещин...................................................................................32

6.6    Расчет ширины раскрытия трещин, нормазьных к продольной оси элемента.......35

6.7    Расчет по деформациям................................................................................................35

7    Железобетонные конструкции с предварительно напряженной арматурой,

усиленные внешним армированием из композитных материалов.................................36

7.1    Общие положения.........................................................................................................36

Расчет по предельным состояниям первой группы........................................................37

7.2    Расчет по прочности нормальных сечений по предельным усилиям .....................37

7.3    Расчет по прочности нормальных сечений на основе нелинейной

деформационной модели..............................................................................................37

Расчет по предельным состояниям второй группы.......................................................39

7.4    Расчет по образованию трещин...................................................................................39

7.5    Расчет ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента.......40

7.6    Расчет по деформациям................................................................................................40

8    Конструктивные требования..............................................................................................40

Приложение А Основные буквенные обозначения............................................................48

Приложение Б Алгоритм выполнения работ по усилению или восстановлению

железобетонных конструкций внешним армированием

из композитных материалов........................................................................50

ill

СП 164.1325800.2014

Введение

Настоящий свод правил разработан с учетом обязательных требований, установленных в Федеральных законах от 27 декабря 2002 г. №184-ФЗ«0 техническом регулировании», от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и содержит требования к расчету и проектированию усиления или восстановления композитными материалами бетонных и железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения.

Свод правил разработан авторским коллективом НИИЖБ им. А.Л. Гвоздева - института ОАО «НИЦ «Строительство» (д-р техн. наук ТА. Мухамедиев, канд. техн. наук Д.В. Кузеванов -разделы 1-8; канд. техн. наук С.И. Иванов, канд. хим. наук В.Р. Фаяикман, инж. Н.В. Фаткуллин) и ЗАО «Триада-Холдинг» (д-р техн. наук А.А. Шилин, кандидаты техн. наук Д.В. Картузов, В.А. Пшеничный), ЗАО «ХК «Композит» (инж. Т.К. Лягуша), при участии ОАО Роснано (инж. Ю Г. Ткачук), ООО «Эм-Си Баухеми» (инж. А.А. Мопдрус), ООО «БАСФ Строительные системы» (инж. С.А. Ветюв).

IV

СП 164.1325800.2014

СВОД ПРАВИЛ

УСИЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ КОМПОЗИТНЫМИ

МАТЕРИАЛАМИ Правила проектирования

Strengthening of reinforced concrete structures by FRP composites

_Regulation    of    design_

Дата введения - 2014-09-01

1    Область применения

1.1    Настоящий свод правил распространяется на проектирование усиления или восстановления железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения путем устройства системы внешнего армирования композитными материалами из термореактивных адгезивов, армированных углеродными или стеклянными волокнами.

1.2    Свод правил устанавливает требования к расчету железобетонных конструкций, усиленных или восстановленных системами внешнего армирования композитными материалами и проектированию указанных систем для усиления или восстановления железобетонных конструкций из тяжелого и мелкозернистого бетонов, на которые распространяются требования СП 63.13330.

2    Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 25.601-80 Расчеты испытания на прочность. Методы механических испытаний композиционных материалов с полимерной матрицей (композитов). Метод испытания плоских образцов на растяжение при нормальной, повышенной и пониженной температурах ГОСТ 6943.17-94 Стекловолокно. Ткани. Нетканые материалы. Метод определения ширины и длины

ГОСТ 6943.18-94 Стекловолокно. Ткани. Нетканые материалы. Метод определения толщины

ГОСТ 9550-81 Пластмассы. Методы определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе

ГОСТ 11262-80 Пластмассы. Метод испытания на растяжение ГОСТ 14759-69 Клеи. Метод определения прочности при сдвиге ГОСТ 15173-70 Пластмассы. Метод определения среднего коэффициента линейного теплового расширения

ГОСТ 17624-2012 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности ГОСТ 18616-80 Пластмассы. Метод определения усадки

Издание официальное

СП 164.1325800.2014

ГОСТ 22690-88 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля

ГОСТ 22904-93 Конструкции железобетонные. Магнитный метод определения толщины защитного слоя бетона и расположения арматуры

ГОСТ 24297-2013 Верификация закупленной продукции. Организация проведения и методы контроля

ГОСТ 26433.1-89 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Правила выполнения измерений. Элементы заводского изготовления ГОСТ 27271-87 Материалы лакокрасочные. Метод контроля срока годности ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций

ГОСТ 28780-90 Клеи полимерные. Термины и определения

ГОСТ 29104.1-91 Ткани технические. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной плотностей

ГОСТ 29104.2-91 Ткани технические. Метод определения толщины ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния

ГОСТ 32618.2-2014 Пластмассы. Тср.момсханический анализ (ТМА). Часть 2. Определение коэффициента линейного теплового расширения и температуры стеклования ГОСТ 32943-2014 Материалы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к клеевым соединениям элементов усиления конструкций

ГОСТ 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения и требования

ГОСТ Р 53778-2010 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. Общие требования

ГОСТ Р 54559-2011 Трубы и детали трубопроводов из рсактопластов. армированных волокном. Термины и определения

ГОСТ Р 55135-2012 Пластмассы. Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК). Часть 2. Определение температуры стеклования

СП 63.13330.2012 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов (сводов правил к/или классификаторов) в информационной системе общего пользования на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего гола, и по выпускам ежемесячно издаваемого информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт (документ), на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта (документа) с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт (документ), на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта (документа) с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт (документ), на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт (документ) отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, ж затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил можно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.

2

СП 164.1325800.2014

3 Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ Р 54559, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 усиление железобетонной    конструкции:    Комплекс конструктивных

мероприятий и технологических работ, направленных на повышение несущей способности и эксплуатационных свойств конструкции.

3.2 восстановление (ремонт)    железобетонной    конструкции:    Комплекс

конструктивных мероприятий и технологических работ, направленных на восстановление несущей способности и эксплуатационных свойств конструкции, нарушенных вследствие дефектов изготовления или в процессе ее эксплуатации.

3.3    внешнее армирование (железобетонной конструкции) композитными материалами: Установка наклеиванием на железобетонную конструкцию изделий заводского изготовления из композитных материалов (ламинатов) или послойное наклеивание термореактивными адгезивами изделий из непрерывного углеродного или стеклянного волокна (холстов, сеток и других тканых материалов) с последующим отверждением и образованием однослойного или многослойного композитного материала.

3.4    система внешнего армирования композитными материалами: Система, состоящая из клеевого слоя, образованного отвержденным термореактивным адгезивом, однослойного или многослойного композитного материала и, при необходимости, защитного слоя, обеспечивающего защиту системы от воздействия повышенных температур, открытого пламени, ультрафиолетового излучения и механических повреждений.

Примечание - Защитный слой наносят в соответствии с проектной документацией на усиление или восстановление железобетонной конструкции.

3.5    ламинаты: Готовые для устройства внешнего армирования конструкций многослойные полосы различной толщины и ширины, изготовленные в заводских условиях путем пропитки и горячего прессования.

Примечания

1    Ламинаты изготавливают в виде полос или пластин различной длины, ширины и толщины, как правило, однонаправленно армированных.

2    В технической документации отдельных изготовителей вместо термина «ламинат» употребляют термин «ламель».

3.6    элементы усиления: Ламинаты или их части, или части изделий из непрерывного углеродного или стеклянного волокна (холсты, сетки и другие тканые материалы), различной длины и ширины, подготовленные для наклеивания на основание железобетонной конструкции.

3.7    адгезив (гермореактнвный): Клеящий состав из термореактивной смолы для наклейки ламинатов или пропитки и наклейки изделий из непрерывного углеродного или стеклянного волокна (холсты, сетки и другие тканые материалы) на основание железобетонной конструкции.

Примечание - Под термореактив ным адгезивом в настоящем своде правил понимают адгезив на основе эпоксидных смол.

3.8    праймер: Материал, применяемый для предварительной подготовки основания железобетонной конструкции перед нанесением адгезива.

3

СП 164.1325800.2014

3.9 основание (железобетонной конструкции):    Поверхность железобетонной

конструкции, на которую наклеивают ламинаты или изделия из непрерывного углеродного или стеклянного волокна (холсты, сетки и другие тканые материалы) при ее усилении или восстановлении внешним армированием из композитных материалов.

4 Общие требовании

4.1    Проектирование усиления или восстановления железобетонных конструкций следует проводить на основе результатов их натурного обследования и поверочного расчета.

4.2    В результате натурных обследований должно быть установлено: состояние конструкции, геометрические размеры конструкций, армирование конструкций, прочность бетона, вид и класс арматуры и ее состояние, прогибы конструкций, расположение трещин и ширина их раскрытия, размеры и характер дефектов и повреждений, действующие нагрузки, статическая схема конструкций.

Натурные обследования следует проводить с учетом требований ГОСТ 31937, ГОСТ 17624, ГОСТ 22690, ГОСТ 22904, ГОСТ 28570, ГОСТ 18105, ГОСТ Р 53778.

4.3    Поверочные расчеты конструкции следует проводить на основе проектных материалов и результатов натурных обследований и с учетом требований СП 63.13330 и ГОСТ 54257.

4.4    Расчетные схемы при проведении поверочных расчетов следует принимать с учетом установленных фактических геометрических размеров и конструктивных отклонений от проекта в отдельных элементах конструкции и их соединениях.

4.5    При проведении поверочных расчетов должны быть учтены дефекты и повреждения конструкции, выявленные в процессе натурных обследований:

-    снижение прочности;

-    местные повреждения или разрушения бетона;

-    обрыв армату ры;

-    коррозия арматуры;

-    нарушение анкеровки и сцепления арматуры с бетоном;

-    образование и раскрытие трещин и другие.

4.6    Поверочные расчеты следует проводить по несущей способности, деформациям и трещи ностойкости.

4.7    На основе поверочных расчетов следует установить пригодность конструкций к эксплуатации, необходимость их усиления или полную непригодность конструкции.

Для конструкций, не удовлетворяющих требованиям поверочных расчетов по эксплуатационной пригодности, допускается не предусматривать усиление, если фактические прогибы превышают допустимые значения, но не препятствуют нормальной эксплуатации, а также если фактическое раскрытие трещин превышает допустимые значения, но не создает опасности разрушения.

4.8    Допускается при восстановлении конструкции нс проводить поверочные расчеты по эксплуатационной пригодности, если перемещения и ширина раскрытия трещин в существующих конструкциях при максимальных фактических нагрузках не превосходят допустимых значений, а усилия в сечениях элементов конструкции от проектных нагрузок не превышают значений усилий от фактически действующих нагрузок.

СП 164.1325800.2014

4.9    Система внешнего армирования композитными материалами должна обеспечивать включение в работу составных частей системы и их совместную работу с усиливаемой или восстанавливаемой конструкцией.

4.10    Минимально допустимый фактический класс бетона по прочности на сжатие существующей конструкции, усиливаемой или восстанавливаемой внешним армированием из композитных материалов, должен составлять не менее:

-    В15 - при усилении изгибаемых конструкций;

-    В10 - при усилении сжатых конструкций.

4.11    Нс допускается проводить усиление элементов с корродированной стальной арматурой без устранения причин и продуктов коррозии.

Не рекомендуется проводить усиление внешним армированием из композитных материалов изгибаемых конструкций, для которых поверочными расчетами установлено, что высота сжатой зоны бетона при расчете прочности по нормальным сечениям усиливаемой конструкции превышает ее |раничное значение, установленное в СП 63.13330.

4.12    Максимальная температура эксплуатации железобетонной конструкции, усиленной или восстановленной системой внешнего армирования из композитных материалов без защитного слоя, не должна превышать температуру стеклования композитного материала и (или) термореактивного адгезива.

4.13    При проектировании    системы    внешнего    армирования    из    композитных

материалов необходимо исключить в процессе эксплуатации попадание на систему прямых солнечных лучей, в том числе путем устройства защитного слоя.

4.14    В случае необходимости обеспечения пожарной безопасности и защиты от повреждений композитных материалов системы внешнего армирования, следует предусмотреть устройство защитного слоя из специальных огнеупорных составов, совместимых с адгезивами на основе эпоксидной смолы.

4.15    При проектировании    системы    внешнего    армирования    из    композитных

материалов для железобетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях переменной влажности, следует предусмотреть возможность миграции паров влаги из тела бетона.

4.16    Расчет огнестойкости конструкций, усиление или восстановление которых выполнено без устройства противопожарной защиты системы внешнего армирования из композитных материалов, следует проводить без учета работы системы внешнего армирования.

4.17    Расчет конструкций,    усиленных    внешним    армированием    из    композитных

материалов, следует проводить по несущей способности, деформациям и трещи ностойкости.

5 Материалы

5.1    Требования к составным частям системы внешнего армирования из композитных материалов

5.1.1    Материалы, применяемые для усиления или восстановления железобетонных конструкций, должны соответствовать требованиям действующих нормативных документов, иметь сопроводительную документацию, подтверждающую их соответствие

5

СП 164.1325800.2014

нормативным требованиям, включая паспорта качества и (или) протоколы испытаний, и должны подвергаться входному контролю по ГОСТ 24297.

5.1.2 Характеристики материалов, составляющих систему внешнего армирования должны соответствовать требованиям, приведенным в таблице 1.

Таблица 1- Характеристики материалов, составляющих систему внешнего армировании

Наименование показателя | Значение показателя | Метод контроля Для холстов, сеток и других тханых материалов из углеволокна Прочность, МПа, не менее 1000 ГОСТ 25.601 Молуль упругости, ГПа, не менее 55 ГОСТ 25.601 Коэффициент линейного теплового расширения, °С -    продольный -    поперечный (-1-0)-10* (22-50) ■ 10* ГОСТ 15173 Для ламинатов, армированных углеволокном Прочность, МПа, нс мснсс 1600 ГОСТ 25.601 Модуль упругости, ГПа, нс менее 150 ГОСТ 25.601 Температура стеклования, °С, не менее 40 ГОСТ 32618.2 ГОСТ Р 55135 Коэффициент линейного теплового расширения, °С -    продольный -    поперечный (-1-0)- ю* (22-55) • 10* ГОСТ 15173 Для холстов, сеток и других тканых материалов из стекловолокна Прочность, МПа, не менее 520 ГОСТ 11262 Модуль упругости, ГПа, нс мснсс 15 ГОСТ 9550 Коэффициент линейного теплового расширения, °С: -    продольный -    поперечный (6-10)- 10* (19-23)- 10* ГОСТ 15173 Для ламинатов, армированных стекловолокном Прочность, МПа, не мснсс 520 ГОСТ 11262 Модуль упругости, ГПа, не менее 15 ГОСТ 9550 Температура стеклования, °С, нс мснсс 40 ГОСТ 32618.2 ГОСТ Р 55135 Коэффициент линейного теплового расширения, °С : -    продольный -    поперечный (6-10)- 10* (19-23)- 10* ГОСТ 15173 Для адгезивов* Время открытой выдержки Заявленное значение ±20% ГОСТ 28780 Жизнеспособность Заявленное значение ±20% ГОСТ 27271 Модуль упругости при сжатии, Н/мм\ не менее 2000 ГОСТ 9550 Прочность при сдвиге, Н/мм2, не менее 10 ГОСТ 14759

6