Сведения о своде правил
Настоящий свод правил распространяется на проектирование бетонных и железобетонных конструкций, подвергающихся систематическим воздействиям повышенных (от 50°С до 200°С включительно) и высоких (свыше 200°С) технологических температур (далее - воздействия температур) и увлажнению техническим паром.
Свод правил устанавливает требования по проектированию указанных конструкций, изготовляемых из тяжелых бетонов средней плотностью от 2200 до 2500 кг/м (далее - обычный бетон) и жаростойких бетонов плотной структуры средней плотностью от 900 до 2500 кг/м .
Проектирование специальных железобетонных конструкций (резервуаров дымовых труб, емкостей, фундаментов доменных печей и др.), подвергающихся систематическому воздействию температур свыше 50°С, следует проводить с учетом дополнительных требований, предъявляемых к этим сооружениям соответствующими нормативными документами.
Требования настоящего свода правил не распространяются на конструкции из жаростойкого бетона ячеистой структуры.
Свод правил не распространяется на определение огнестойкости бетонных и железобетонных конструкций.
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 390-96 Изделия огнеупорные шамотные и полукислые общего назначения и массового производства. Технические условия
ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические. Общие технические условия
ГОСТ 2694-78 Изделия пенодиатомитовые и диатомитовые теплоизоляционные. Технические условия
ГОСТ 2850-95 Картон асбестовый. Технические условия
ГОСТ 4157-79 Изделия огнеупорные динасовые. Технические условия
ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали. Технические условия
ГОСТ 4689-94 Изделия огнеупорные периклазовые. Технические условия
ГОСТ 5040-96 Изделия огнеупорные и высокоогнеупорные легковесные теплоизоляционные. Технические условия
ГОСТ 5381-93 Изделия высокоогнеупорные хромитопериклазовые. Технические условия
ГОСТ 5632-2014 Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки
ГОСТ 5949-75 Сталь сортовая и калиброванная коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная. Технические условия
ГОСТ 9573-2012 Плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные. Технические условия
ГОСТ 10499-95 Изделия теплоизоляционные из стеклянного штапельного волокна. Технические условия
ГОСТ 10888-93 Изделия высокоогнеупорные периклазохромитовые для кладки сводов сталеплавильных печей. Технические условия
ГОСТ 10922-2012 Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия
ГОСТ 12865-67 Вермикулит вспученный
ГОСТ 13015-2012 Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения
ГОСТ 14098-2014 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры
ГОСТ 20901-2016 Изделия огнеупорные для кладки воздухонагревателей и воздухопроводов горячего дутья доменных печей. Технические условия
ГОСТ 20910-90 Бетоны жаростойкие. Технические условия
ГОСТ 21880-2011 Маты из минеральной ваты прошивные теплоизоляционные. Технические условия
ГОСТ 24704-2015 Изделия огнеупорные корундовые и высокоглиноземистые. Технические условия
ГОСТ 24748-2003 Изделия известково-кремнеземистые теплоизоляционные. Технические условия
ГОСТ 25192-2012 Бетоны. Классификация и общие технические требования
СП 16.13330.2011 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции"
СП 20.13330.2016 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
СП 28.13330.2012 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии"
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2)
СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменением
N 1)СП 131.13330.2012 "СНиП 23-01-99* Строительная климатология" (с изменением N 2)
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный 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 документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 анкер: Крепежная деталь (элемент крепления) из круглого или профилированного металлического профиля.
3.2 высокая температура: Эксплуатационная температура воздействия на конструкции в диапазоне от 200°С до 1400°С.
3.3 длительный нагрев: Воздействие расчетной температуры в период эксплуатации (различают постоянный и циклический длительный нагрев).
3.4 жаростойкий бетон: Тяжелый и легкий бетоны плотной структуры, применяемые в бетонных и железобетонных конструкциях, работающих в условиях воздействия высоких технологических температур.
3.5 кратковременный нагрев: Первый разогрев конструкции до расчетной температуры при ее изготовлении.
3.6 обычный бетон: Тяжелый бетон средней плотностью от 2200 до 2500 кг/см , применяемый в железобетонных конструкциях, работающих в условиях воздействия повышенных технологических температур.
3.7 постоянный нагрев: Длительный температурный режим, при котором в процессе эксплуатации конструкция подвергается нагреву с колебаниями температуры до 30% расчетного значения.
3.8 повышенная температура: Эксплуатационная температура воздействия на бетонные и железобетонные конструкции в интервале от 50°С до 200°С включительно.
3.9 футеровка: Ненесущий элемент конструкции теплового агрегата, работающего в условиях воздействия высоких температур, представляющий собой защитную внутреннюю облицовку печей, топок, дымовых труб и других нагреваемых поверхностей, выполняемую из жаростойких тяжелых и легких бетонов.
3.10 циклический нагрев: Длительный температурный режим, при котором в процессе эксплуатации конструкция периодически подвергается повторяющемуся нагреву с колебаниями температуры более 30% от расчетной величины при длительности циклов от 3 ч до 30 дней.
4.1 Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных температур до 200°С, следует предусматривать, как правило, из обычного бетона.
Фундаменты, которые при эксплуатации постоянно подвергаются воздействию температуры до 250°С включительно, допускается принимать из обычного бетона.
Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия высоких температур свыше 200°С, следует предусматривать из жаростойкого бетона.
Несущие элементы конструкций тепловых агрегатов, выполняемые из жаростойкого бетона, сечение которых может нагреваться до температуры свыше 1000°С, допускается применять только после опытной проверки.
4.2 При проектировании зданий, сооружений и тепловых агрегатов должны приниматься конструктивные схемы, обеспечивающие необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость конструкции на всех стадиях возведения и при эксплуатации.
Выбор конструктивных решений следует проводить, исходя из технико-экономической целесообразности их применения в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, за счет:
применения эффективных строительных материалов и конструкций;
снижения веса конструкций;
наиболее полного использования физико-механических свойств материалов;
использования местных строительных материалов;
соблюдения требований по экономному расходованию основных строительных материалов.
В процессе конструирования тепловых агрегатов необходимо учитывать технологические требования к их изготовлению, требования по эксплуатации сооружений и тепловых агрегатов, а также требования по экологии, устанавливаемые соответствующими нормативными документами.
4.3 В настоящем своде правил приняты следующие наименования бетонов:
обычный - по ГОСТ 25192,
жаростойкий - по ГОСТ 20910.
Жаростойкие бетоны в элементах конструкций тепловых агрегатов следует применять в соответствии с приложением А.
Классы жаростойкого бетона по предельно допустимой температуре применения в соответствии с ГОСТ 20910 в зависимости от вида вяжущего, заполнителей, тонкомолотых добавок и отвердителя приведены в таблице 5.1.
При проектировании конструкций из жаростойких бетонов по ГОСТ 20910 необходимо учитывать дополнительные требования к исходным материалам для жаростойких бетонов, подбору состава и технологии их изготовления, а также специфику производства работ по возведению конструкций из жаростойких бетонов.
4.4 В сборных конструкциях, предназначенных для работы в условиях повышенных и высоких температур, особое внимание следует уделять прочности и долговечности соединений элементов. Конструкции узлов и соединений элементов должны обеспечивать надежную передачу усилий, прочность самих элементов в зоне стыка, а также связь дополнительно уложенного бетона в стыке с бетоном конструкции.
4.5 Для конструкций, работающих под воздействием температуры свыше 50°С в условиях периодического увлажнения паром, технической водой и конденсатом, необходимо учитывать требования 4.7-4.11, 5.2, 5.5-5.11, 5.13-5.23, 5.28, 9.17.
При невозможности обеспечения указанных требований расчет таких конструкций допускается проводить только на воздействие температуры и нагрузки, без учета периодического увлажнения. При этом в расчетном сечении конструкции не должны учитываться крайние слои бетона толщиной 20 мм с каждой стороны, подвергающиеся замачиванию до 7 ч, и толщиной 50 мм - при длительности замачивания бетона более 7 ч, либо должна предусматриваться защита поверхности бетона от периодического замачивания.
Окрашенные поверхности бетона или гидроизоляционные покрытия этих конструкций должны быть светлых тонов.
4.6 Конструкции рассматриваются как бетонные, если их прочность обеспечена одним бетоном. Бетонные элементы применяют преимущественно на сжатие при расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения элемента при постоянном нагреве. Бетонные элементы из жаростойкого бетона применяют в конструкциях, которые не являются несущими (футеровка).
4.7 Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур, следует рассчитывать на основе положений СП 63.13330 по двум группам предельных состояний (по несущей способности и по пригодности к нормальной эксплуатации) с учетом дополнительных требований, изложенных в настоящем своде правил.
Расчеты должны обеспечивать надежность бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур, как на стадии их изготовления, так и в течение всего срока их службы в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями.
4.8 При расчете бетонных и железобетонных конструкций необходимо учитывать изменения механических и упругопластических свойств бетона и арматуры в зависимости от температуры воздействия. При этом усилия, деформации, образование, раскрытие и закрытие трещин определяют с учетом воздействия нагрузки (включая собственный вес) и температуры.
Расчетные схемы и основные предпосылки для расчета бетонных и железобетонных конструкций следует устанавливать в соответствии с условиями их действительной работы в предельном состоянии, с учетом, в необходимых случаях, пластических свойств бетона и арматуры, наличия трещин в растянутом бетоне, а также влияния усадки и ползучести бетона, как при нормальной температуре, так и при воздействии повышенных и высоких температур.
4.9 Расчет конструкции с учетом воздействия повышенных и высоких температур необходимо проводить для следующих основных расчетных стадий работы:
кратковременный нагрев - первый разогрев конструкции до расчетной температуры на стадии ее изготовления;
длительный нагрев - воздействие расчетной температуры в период эксплуатации.
Расчет статически определимых конструкций по предельным состояниям первой и второй групп (за исключением расчета по образованию трещин) следует вести только для стадии длительного нагрева. Расчет по образованию трещин необходимо проводить для стадий кратковременного и длительного нагрева с учетом усилий, возникающих от нелинейного распределения температуры бетона по высоте сечения элемента.
Расчет статически неопределимых конструкций и их элементов по предельным состояниям первой и второй групп следует проводить:
а) на кратковременный нагрев конструкции по режиму согласно СП 70.13330, когда возникают наибольшие усилия от воздействия температуры. При этом жесткость элементов конструкции определяется от кратковременного действия всех нагрузок и нагрева;
б) на длительный нагрев - при воздействии на конструкцию расчетной температуры в период эксплуатации, когда происходит снижение прочности и жесткости элементов в результате воздействия длительного нагрева и нагрузки. При этом жесткость элементов определяется от длительного воздействия всех нагрузок и нагрева.
4.10 Расчетную технологическую температуру принимают равной температуре среды цеха или рабочего пространства теплового агрегата, указанной в задании на проектирование.
Расчетные усилия и деформации от кратковременного и длительного нагрева определяются с учетом коэффициента надежности по температуре γt. а) при расчете по предельным состояниям первой группы равным 1,1;
б) по предельным состояниям второй группы равным 1,0.
4.11 При проектировании бетонных и железобетонных конструкций их надежность должна обеспечиваться расчетом, путем использования расчетных значений нагрузок, температур и характеристик материалов, определяемых с помощью соответствующих частных коэффициентов надежности по нормативным значениям этих характеристик с учетом степени ответственности сооружения или теплового агрегата.
Расчет конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, следует проводить на все возможные неблагоприятные сочетания нагрузок от собственного веса, внешней нагрузки и температуры, с учетом длительности их действия и, в случае необходимости, после остывания.
Нормативные значения нагрузок и воздействий, коэффициентов сочетания, коэффициентов надежности по нагрузке и назначению конструкций, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные) следует принимать по СП 20.13330. Виды нагрузок и температурных воздействий, учитываемые при расчете конструкции по предельным состояниям первой и второй групп, следует принимать по таблице 4.1.
Статическая схема
конструкции и
расчетная стадия
работы
|
Нагрузки и коэффициенты надежности по нагрузке γf, температурные |
||
воздействия и коэффициенты надежности по температуре γt, | |||
принимаемые при расчете |
|||
по прочности | на выносливость | по деформациям | |
Статическиопределимыеконструкции придлительномнагреве | Постоянные,длительные икратковременныенагрузки при γf>1,0 | Постоянные,длительные икратковременныенагрузки при γf = 1,0 | Постоянные, длительныеи кратковременныенагрузки приγf = 1,0 итемпературныедеформации при γt = 1,0 |
Статическинеопределимыеконструкции прикратковременномнагреве | Постоянные,длительные икратковременныенагрузки при γf> 1,0 инаибольшие усилия отвоздействиятемпературы приγt=1,1 | Постоянные,длительные икратковременныенагрузки при γf=1,0 инаибольшие усилия отвоздействиятемпературы при γt= 1,0 | Постоянные, длительныеи кратковременныенагрузки при γf = 1,0 инаибольшие усилия отвоздействиятемпературы итемпературныедеформации при γt= 1,0 |
Статическинеопределимыеконструкции придлительномнагреве | Постоянные,длительные икратковременныенагрузки при γf> 1,0 иусилия от воздействиятемпературы приγt = 1,1 | Постоянные,длительные икратковременныенагрузки при γf = 1,0 иусилия от воздействиятемпературы при γt = 1,0 | Постоянные, длительныеи кратковременныенагрузки при γf = 1,0 иусилия от воздействиятемпературы итемпературныедеформации при γt = 1,0 |
Примечания:1. Бетонные конструкции рассчитываются только по прочности. 2. При расчете статически неопределимых конструкций, кроме сочетаний воздействий температуры и нагрузок, указанных в настоящей таблице, в необходимых случаях следует проверить другие возможные неблагоприятные сочетания воздействий, в том числе и при остывании. 3. В статически неопределимых конструкциях допускается производить расчет:а) при кратковременном нагреве только на наибольшие усилия от воздействия температуры, если усилия от постоянных, длительных и кратковременных нагрузок вызывают напряжения сжатия в бетоне σb ≤ 0,1 МПа;
б) при длительном нагреве свыше 700°С - на совместное воздействие постоянных, длительных и кратковременных нагрузок без учета усилий от длительного нагрева. 4. При расчете на кратковременный нагрев длительная нагрузка учитывается как кратковременная. |
4.13 Определение усилий в статически неопределимых конструкциях от внешней нагрузки, собственного веса и воздействия повышенных и высоких температур проводят по правилам строительной механики методом последовательных приближений. При этом жесткость элементов определяют с учетом неупругих деформаций и наличия трещин в бетоне от одновременного действия внешней нагрузки, собственного веса и температуры.
4.14 При кратковременном нагреве усилия от воздействия температуры в элементах статически неопределимых конструкций следует определять в зависимости от состава бетона (таблица 5.1) и температуры нагрева, вызывающей наибольшие усилия:
а) при нагреве бетона составов N 1, 1а, 1б в интервале температур от 50°С до 250°С - по расчетной температуре;
б) при нагреве бетонов составов N 2-11, 23 и 24 в интервале температур от 200°С до 500°С - по расчетной температуре, а при нагреве свыше 500°С - при 500°С;
в) при нагреве бетонов составов N 12-21, 29 и 30 в интервале температур от 200°С до 400°С - по расчетной температуре, а при нагреве свыше 400°С - при 400°С.
4.15 Температуру бетона в сечениях конструкций от нагрева при эксплуатации следует определять теплотехническим расчетом установившегося теплового потока при заданной по проекту расчетной температуре рабочего пространства или воздуха производственного помещения.
Для конструкций, находящихся на наружном воздухе, наибольшие температуры нагрева бетона и арматуры определяют по расчетной летней температуре наружного воздуха, принимаемой по средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца в районе строительства по СП 131.13330. Вычисленные температуры не должны превышать предельно допустимых температур применения бетона по ГОСТ 20910 и арматуры - по таблице 5.11.
4.16 При расчете на воздействие усилий при подъеме, транспортировании и монтаже для сборных железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях температурных эксплуатационных воздействий, нагрузку от веса элементов следует принимать с учетом коэффициента динамичности по СП 63.13330.2012 (пункт 5.1.6).
1/600 длины элемента или расстояния между сечениями, закрепленными от смещения;
1/10 высоты сечения и не менее10 мм.
4.19 При расчете по прочности, деформациям, а также раскрытию и закрытию трещин распределение температуры в сечениях конструкций определяют теплотехническим расчетом для установившегося режима теплового потока.
4.20 Расчет предварительно напряженных конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, следует проводить в соответствии с СП 63.13330 и с учетом дополнительных требований 4.21-4.27.
4.21 Температура нагрева предварительно напряженной арматуры не должна превышать предельно допустимой температуры применения, указанной в таблице 5.11.
4.22 Полные потери предварительного напряжения арматуры, учитываемые при расчете конструкций, работающих в условиях воздействия температуры свыше 50°С, должны определяться как сумма потерь:
основных - при нормальной температуре;
дополнительных - от воздействия температуры свыше 50°С.
Основные потери предварительного напряжения арматуры для конструкций из обычного бетона состава N 1 и жаростойких бетонов составов N 2, 3, 6, 7, 10 и 11 (по таблице 5.1) определяют, как для тяжелого бетона по СП 63.13330. Потери от усадки жаростойкого бетона следует принимать на 10 МПа больше указанных в СП 63.13330.
Время в сутках следует принимать:
при определении потерь от ползучести - со дня обжатия бетона,
при определении потерь от усадки - со дня окончания бетонирования до нагрева конструкции.
Дополнительные потери предварительного напряжения арматуры принимают по таблице 4.2.
Таблица 4.2
Фактор, вызывающий дополнительные потери
предварительного напряжения в арматуре при ее нагреве
|
Величина
дополнительных потерь
предварительного
напряжения, МПа
|
Усадка бетона обычного состава №1 и жаростойких бетонов составов№№ 2, 3, 6, 7, 10, 11 по таблице 5.1 при нагреве: | |
кратковременном | 40 |
длительном постоянном | 80 |
длительном циклическом | 60 |
Ползучесть бетона обычного состава №1 и жаростойких бетоновсоставов №№2, 3, 6, 7, 10 и 11 по таблице 5.1естественной влажности при нагреве: | |
кратковременном | 10 σbp
|
длительном постоянном | 15 σbp
|
длительном циклическом | 18 σbp
|
сухого при нагреве: | |
кратковременном | 4 σbp
|
длительном постоянном | 6 σbp
|
длительном циклическом | 8 σbp
|
Релаксация напряжений арматуры: | |
проволочной классов Вр1200, Вр1500, К1400, К1500 | 0,0012 ∆ tsσsp
|
стержневой классов А600, А800, А1000 | 0,001 ∆ tsσsp
|
Разность деформаций бетона и арматуры от воздействия температуры | (αst – αbt) ∆tsEsβs
|
Обозначения :∆ ts– разность между температурой арматуры при эксплуатации, определяемой теплотехническим расчетом и температурой арматуры при натяжении, которую допускается принимать равной 20ºС;αbt – коэффициент, принимаемый по таблице 5.6 в зависимости от температуры бетона на уровне напрягаемой арматуры и длительности нагрева;Еs– модуль упругости арматуры, принимаемый по таблице 5.14;αst и βs – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.13 в зависимости от температуры арматуры.Примечания 1. Потери предварительного напряжения от релаксации напряжений арматуры принимают для кратковременного и длительного нагрева одинаковыми и учитываются при температуре нагрева арматуры выше 40ºС.
2. Потери предварительного напряжения арматуры от разности деформаций бетона и арматуры учитывают в элементах, выполненных из обычного бетона, при нагреве арматуры выше 100ºС и в элементах из жаростойкого бетона при нагреве арматуры выше 70ºС.
3. Если от усилий, вызванных совместным действием нагрузки, температуры и предварительного обжатия, в бетоне на уровне арматуры в стадии эксплуатации возникают растягивающие напряжения, то дополнительные потери от ползучести бетона не учитывают. 4. Потери от ползучести бетона при натяжении в двухосном направлении следует уменьшить на 15%. |
где: М - момент от собственного веса элемента;
Р - усилие предварительного обжатия;
еор- эксцентриситет усилия Р относительно центра тяжести приведенного сечения;
ysp-расстояние от усилия Р до центра тяжести сечения.
4.24 Геометрические характеристики приведенного сечения предварительно напряженного железобетонного элемента (Ared, Sred, Ired) определяют по указаниям 6.16-6.21 с учетом продольной предварительно напряженной арматуры S и S′ и влияния температуры на снижение модулей упругости арматуры и бетона.
4.27 В элементах из бетона класса В30 и выше, имеющих уровень преднапряжения σsp= 0,4-0,6Rs, при нагреве арматуры остаток предварительного напряжения в арматуре можно ориентировочно определять по следующим формулам для стержневой класса А600
σsp= 84-0,4 ts (4.2)
класса А800
σsp= 87-0,39ts (4.3)
класса А1000(4.3)
σsp= 92-0,26 ts (4.4)
проволочной классов Вр1200, Вр1500, К1400, К1500
σsp= 89 - 0,27 ts (4.5)
где:
ts>20 – температура арматуры при нагреве, ºС.
обычный бетон – конструкционный тяжелый бетон средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3 включительно по ГОСТ 25192;
жаростойкий бетон - конструкционный и теплоизоляционный плотной структуры средней плотности 900 кг/м3 и более по ГОСТ 20910.
а) класс бетона по прочности на сжатие –В, назначается для всех видов бетонов;
б) класс обычного бетона по прочности на осевое растяжение - Вt, назначается в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение, и ее контролируют на производстве;
Нормируемые показатели качества бетона должны быть обеспечены соответствующим подбором состава бетонной смеси, технологией приготовления бетонных смесей и технологией производства бетонных работ при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций. Подбор составов жаростойких бетонов следует проводить в соответствии с пособием [3].
Для обеспечения нормируемых показателей качества бетона в конструкциях необходимо осуществлять контроль соответствия нормируемых показателей бетона, как на стадии изготовления бетонной смеси, так и на стадии бетонирования конструкций.
Таблица 5.1
N
сос-
тава
бе-
тона
|
Класс бетона по пре-
дельно допус-
тимой темпе-
ратуре приме-
нения (И)
|
Исходные материалы |
Класс бетона по проч-
ности на сжатие (В)
|
Марка бетона по сред-
ней плот-
ности (D), кг/м
|
Марка бетона по водо-
непро-
ницае-
мости
(W)
|
Марка бетона по моро-
зостой-
кости
(F1)
|
Марка бетона по термической стойкости |
||||
вяжу-
щее
|
отвер-
дитель
|
тонкомо-
лотая
добавка
|
запол-
нители
|
в водных тепло-
сменах
|
в возду-
шных тепло-
сменах
|
||||||
Обычные бетоны | |||||||||||
1 |
И2 |
Порт-
ланд-
цемент,
быстро-
тверде-
ющий порт-
ланд-
цемент,
шлако-
порт-
ланд-
цемент
|
Не
приме-
няется
|
Не
приме-
няется
|
Грани-
товые, доломи-
товые, плотные извест-
няко-
вые, сиени-
товые, плотные пески
|
В20-В60 |
D2200-
D2500
|
W4-
W10
|
F1 25-
F1 100
|
- |
- |
1а |
И2 |
То же |
То же |
Микро-
напол-
нители (до 11%)
|
То же |
В20-В60 |
То же |
W4-
W12
|
То же |
- |
- |
1б |
И2 |
Порт-
ланд-
цемент,
быстро-
тверде-
ющий
порт-
ланд-
цемент
|
То же |
Расши-
ряющая добавка (5%-
20%)
|
То же |
В20-В60 |
То же |
W12-
W20
|
F1 300-
F1 500
|
- |
- |
Жаростойкие бетоны | |||||||||||
2 |
И3 |
Порт-
ланд-
цемент,
быстро-
тверде-
ющий
порт-
ланд-
цемент, шлако-
порт-
ланд-
цемент
|
Не
приме-
няется
|
Не
приме-
няется
|
Андези-
товые,
базаль-
товые,
диаба-
зовые,
диори-
товые
|
В3,5-
В40
|
Не норми-
руется
|
W2-W8 |
F1 25-
F1 75
|
Т15,
Т110,
Т115,
Т125
|
Не
норми-
руется
|
3 |
И3 |
То же |
То же |
То же |
Из домен-
ных отваль-
ных шлаков
|
В3,5-
В40
|
То же |
То же |
To же |
То же |
То же |
4 |
И9 |
То же |
То же |
Из золы уноса |
Аглопо-
рито-
вые, из боя керами-
ческого кирпича
|
В2-В20 |
D1800
D1900
|
То же |
To же |
То же |
То же |
5 |
И8 |
Порт-
ланд-
цемент,
быстро-
тверде-
ющий
порт-
ланд-
цемент,
шлако-
порт-
ланд-
цемент
|
Не
приме-
няется
|
Из литого шлака, золы уноса, боя керами-
ческого кирпича
|
Из шлаков метал-
лурги-
ческих пори-
стых (шлако-
вая пемза)
|
В2-В15 |
Не норми-
руется
|
W2-W8 |
F1 25F1 75 |
T115, T110, T115, T1 25 |
Не
норми-
руется
|
6 |
И7 |
То же |
То же |
Шамот-
ная, из золы-
уноса, боя керами-
ческого кирпича, из отваль-
ного и грану-
лиро-
ванного домен-
ного шлака
|
Анде-
зитовые,
базаль-
товые,
диаба-
зовые,
диори-
товые
|
В3,5-
В40
|
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
7 |
И7 |
То же |
То же |
То же |
Из домен-
ных отваль-
ных шлаков
|
В3,5-
В40
|
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
8 |
И8 |
То же |
То же |
Из отваль-
ного и грану-
лиро-
ванного домен-
ного шлака, боя керами-
ческого кирпича, золы-
уноса
|
Из шлаков топли-
вных, туфовые
|
В2-В15 |
D1800 |
То же |
То же |
То же |
То же |
9 |
И9 |
То же |
То же |
Из боя керами-
ческого кирпича
|
Из боя керами-
ческого кирпича
|
В2-В15 |
Не норми-
руется
|
То же |
То же |
То же |
То же |
10 |
И11 |
Порт-
ланд-
цемент,
быстро-
тверде-
ющий
порт-
ланд-
цемент
|
То же |
То же, и золы уноса |
Шамот-
ные куско-
вые и из боя изделий
|
В3,5-
В35
|
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
11 |
И12 |
Порт-
ланд-
цемент,
быстро-
тверде-
ющий
порт-
ланд-
цемент
|
Не
приме- няется
|
Шамот-
ная
|
Шамот-
ные куско-
вые и из боя изделий
|
В3,5-В40 |
Не норми-руется |
W2-W8 |
F1 25 F1 75 |
T115, T110, T115, T1 25 |
Не
норми-
руется
|
12 |
И8 |
Жидкое стекло |
Само-
рассы-
паю-
щиеся
шлаки
|
Из шлаков ферро-
мар-
ганца, силико-
мар-
ганца
|
Из шлаков ферро-
мар-
ганца, силико-
мар-
ганца
|
В2-В20 |
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
13 |
И6 |
То же |
Крем-
нефто-
ристый нат-
рий, нефе-
лино-
вый шлам, само-
рассы-
паю-
щиеся шлаки
|
Шамотная |
Андези-
товые,
базаль-
товые,
диаба-
зовые
|
В2-В20 |
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
14 |
И10 |
То же |
Крем-
нефто-
ристый натрий
|
Шамот-
ные, из катали-
затора ИМ-2201 отрабо-
танного
|
Шамот-
ные куско-
вые и из боя изделий
|
В2-В20 |
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
15 |
И11 |
То же |
Нефе-
лино-
вый шлам, само-
рассы-
паю-
щиеся шлаки
|
То же |
Из смеси шамо-
тных куско-
вых или из боя изделий и карбо-
рунда
|
В2-В20 |
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
16 |
И13 |
То же |
Крем-
нефто-
ристый натрий
|
Магне-
зитовая
|
Шамот-
ные куско-
вые и из боя изделий
|
В2-В15 |
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
17 |
И12 |
То же |
Нефе-
лино-
вый шлам, само-
рассы-
паю-
щиеся шлаки
|
Шамот-
ная, из катали-
атора ИМ-2201 отрабо-
танного
|
То же |
В2-В15 |
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
18 |
И13 |
Жидкое стекло |
Нефе-
лино-вый шлам, само-рассы-паю-щиеся шлаки
|
Магне-
зитовая
|
Шамот-
ные куско-вые и из боя изделий
|
В2-В15 |
Не норми-
руется
|
W2-W8 |
F125 F175 |
T15, T110, T115, T125 |
Ненорми-руется |
19 |
И13 |
Глино-земи-стый цемент |
Неприме-няется |
Не приме-няется |
То же |
В2,5-В30 |
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
20 |
И12 |
То же |
То же |
То же |
Из переде-льного ферро-хрома |
В2,5-В30 |
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
21 |
И14 |
То же |
То же |
То же |
Мулли-токору-ндовые куско- вые и из боя изделий |
В3,5-В35 |
То же |
То же |
То же |
То же |
То же |
22 |
И6 |
Порт-ланд-цемент |
Не приме-няется |
Шамот-ная, из золы-уноса, боя керами-ческого кирпича, отваль-ного и грану-лиро-ванного домен-ного шлака, катали-затора ИМ-2201 отрабо-танного |
Вспу-ченный перлит |
В1-В5 |
D1100 |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
T210, T215, T220, T225 |
23 |
И11 |
Порт-ланд-цемент |
Не приме-няется |
Шамот-ная, из катали-затора ИМ-2201 отрабо-танного |
Керам-зитовые с насы-пной плотно-стью 550-650 кг/м |
В2-В15 |
D1700 D1600 D1500 |
W2-W8 |
F125- F175 |
T15, T1 10, T1 15, T1 25 |
Не норми-руется |
24 |
И10 |
То же |
То же |
То же |
Керам-зитовые с насып-ной плотно-стью 350-500 кг/м3
|
В2-В10 |
D1400 D1300 D1200 D1100 |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
T210, T215, T220, T225 |
25 |
И10 |
То же |
То же |
Шамот-ная, из золы уноса, боя керами-ческого кирпича, вулкани-ческого пепла, керам-зитовая, аглопо-ритовая |
Из смеси керам-зита и вспу-ченного верми-кулита |
В1-В3,5 |
D1000 |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
26 |
И10 |
То же |
То же |
То же |
Вспу-ченный верми-кулит |
В1-В2,5 |
D1100 |
То же |
То же |
То же |
То же |
27 |
И8 |
Жидкое стекло |
Крем-нефто-ристый натрий |
Шамот-ная, из катали-затора ИМ-2201 отрабо-танного |
Из смеси керам-зита и вспу-ченного верми-кулита |
В2-В10 |
D1000 |
То же |
То же |
То же |
T210, T215, T220, T225 |
28 |
И8 |
То же |
То же |
То же |
Вспу-ченный верми-кулит |
В1-В3,5 |
D1100 |
То же |
То же |
То же |
Не норми-руется |
29 |
И8 |
То же |
То же |
То же |
Керам-зитовые, с насып-ной плот-ностью 550-650 кг/м3 |
В2-В15 |
D1700 D1600 D1500 |
W2-W8 |
F125- F175 |
T15, T110, T1 15, T125 |
То же |
30 |
И8 |
То же |
То же |
То же |
Керам-зитовые, с насып-ной плот-ностью 350-500 кг/м3 |
В2-В10 |
D1400 D1300 D1200 D1100 |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
T210, T215, T220, T225 |
31 |
И8 |
То же |
То же |
То же |
Из смеси золь-ного гравия и вспу-ченного перлита |
В1-В3,5 |
D900 |
То же |
То же |
То же |
Не норми-руется |
32 |
И8 |
То же |
То же |
То же |
Вспу-ченный перлит |
В1-В5 |
D1100 D1000 D900 |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
Не норми-руется |
T210, T215, T220, T225 |
33 |
И11 |
Глино-земи-стый цемент |
Не приме-няется |
Не приме-няется |
Вспу-ченный верми-кулит |
В1-В2,5 |
D1100 |
То же |
То же |
То же |
Не норми-руется |
34 |
И11 |
То же |
То же |
То же |
Из смеси керам-зита и вспу-ченного верми-кулита |
В1-В3,5 |
D1000 |
То же |
То же |
То же |
То же |
35 |
И11 |
То же |
То же |
То же |
Керам-зитовые со средней плот-ностью 350-500 кг/м3 |
В1-В5 |
D1000 |
То же |
То же |
То же |
T210, T215, T220, T225 |
36 |
И11 |
То же |
То же |
То же |
Из смеси золь-ного гравия и вспу-ченного перлита |
В1-В5 |
D1100 |
То же |
То же |
То же |
То же |
37 |
И11 |
То же |
То же |
То же |
Вспу-ченный перлит |
В1-В5 |
D1000 |
То же |
То же |
То же |
То же |
Примечания 1 Для бетонов классов И8-И14 с отвердителем из кремнефтористого натрия не допускается воздействие пара и воды без предварительного нагрева до 800°С. Бетон класса И6 подвергать воздействию пара не следует. 2 Все положения настоящего свода правил для состава обычного бетона N 1 распространяются на составы бетонов N 1а и N 1б. 3 При необходимости, для обычного бетона состава N 1 назначается класс по прочности на растяжение в пределах от B10,8 до B13,2 включительно. 4 Апробированные на практике составы жаростойких бетонов и их номера, приведенные в настоящей таблице, соответствуют приведенным в пособии [3]. 5 Дополнительные экспериментальные составы жаростойких бетонов N 38-56 приведены в пособии [3]. |
5.3 Применение высокопрочных бетонов классов по прочности на сжатие от В60 до В80 для изготовления бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях систематического воздействия повышенных и высоких температур, возможно при условии опытной проверки изменения их физико-механических и деформативных свойств при температурных воздействиях.
5.4 Возраст бетона, в котором бетон должен приобрести все нормируемые для него показатели качества, назначают при проектировании в соответствии с СП 63.13330 (пункт 6.1.5).
Значение нормируемой отпускной прочности бетона в элементах сборных конструкций, выполненных из обычного тяжелого бетона, устанавливают по ГОСТ 13015, конструкций, выполненных из жаростойкого бетона, - по ГОСТ 20910.
5.5 Для вновь проектируемых несущих железобетонных конструкций из обычного и жаростойкого бетонов, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, следует применять класс бетона по прочности на сжатие не ниже В15. Назначение других нормируемых показателей марок и классов следует принимать по СП 63.13330.
5.6 Для предварительно напряженных железобетонных конструкций из обычного и жаростойкого бетонов, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, класс бетона по прочности на сжатие следует принимать в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, но не менее В20.
5.7 Для бетонных и железобетонных конструкций из жаростойких бетонов, работающих в условиях воздействия высоких температур, предъявляются следующие специфические требования:
жаростойкие бетоны составов N 2-21, 23 и 29 по таблице 5.1 должны иметь марку по термической стойкости в водных теплосменах, не ниже, при нагреве:
постоянном ………………………………………………………………………. Т15,
циклическом ……………………………………………………………………... Т115,
циклическом, с резким охлаждением воздухом или водой …………………... Т125;
постоянном …....… Т210,
циклическом …..… Т220.
для обычного бетона …………………………………………………………… W12
для жаростойких бетонов составов № 2-21, 23 и 29 по таблице 5.1 …..……….W8.
Для железобетонных конструкций тепловых агрегатов и других сооружений, находящихся над землей и подвергающихся атмосферным осадкам, должна быть обеспечена марка по водонепроницаемости не ниже W8.
5.9 Для бетонных и железобетонных конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, которые в период строительства или при остановке теплового агрегата могут подвергаться эпизодическому воздействию температуры ниже 0°С в условиях воздушно-влажностного состояния, обычный бетон состава N 1 и жаростойкие бетоны составов N 2, 3, 6, 7, 13, 20, 21 по таблице 5.1 должны иметь марку по морозостойкости не ниже F75.
5.10 Требования к конструкциям и изделиям из жаростойкого бетона, предназначенным для эксплуатации в условиях воздействия агрессивной среды и высокой температуры, следует устанавливать в соответствии с требованиями СП 28.13330 в зависимости от степени агрессивности среды и условий эксплуатации.
В конструкциях и изделиях, предназначенных для работы в условиях воздействия высокой температуры и агрессивной среды, следует применять жаростойкий бетон, наиболее стойкий в агрессивной среде:
нейтральной, щелочной и газовой - жаростойкий бетон на портландцементе и шлакопортландцементе;
кислой газовой и в расплавах щелочных металлов - жаростойкий бетон на жидком стекле;
водородной газовой – жаростойкий бетон на высокоглиноземистом цементе с заполнителями, содержащими окись алюминия Al2O3, не более 7%.
5.11 Для конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных температур и попеременного увлажнения, рекомендуется применять обычный бетон класса по прочности на сжатие не ниже В15 и марки по водонепроницаемости не ниже W8 - при нагреве до 120°С включительно, не ниже W10 - при нагреве свыше 120°С.
5.12 При неравномерном нагреве бетона по высоте сечения элементов конструкций, в которых напряжения сжатия в бетоне от собственного веса и нагрузки составляют до 0,1 МПа включительно, а также элементов конструкций, в которых усилия возникают только от воздействия температуры, предельно допустимая температура применения бетона устанавливается по ГОСТ 20910.
При воздействии температур, превышающих значения, указанные в ГОСТ 20910, необходимо предусматривать устройство защитных слоев (футеровок).
№ 1-3,6, 7, 10-15, 19-21 – как для тяжелого бетона;
№ 4, 5, 8, 9, 16-18,23, 24, 29, 30 - как для легкого бетона на пористом мелком заполнителе.
Расчетные сопротивления обычного бетона Rbt для предельных состояний первой группы в зависимости от класса бетона по прочности на осевое растяжение (состав №1 по таблице 5.1) принимают по СП 63.13330.
Расчетные сопротивления бетона в соответствующих случаях следует умножать на коэффициент условий работы по положениям СП 63.13330.
5.14 При расчете бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур, влияние температуры на изменение прочностных характеристик бетона при сжатии и растяжении учитывают их умножением на соответствующие коэффициенты условий работы бетона при сжатии γbt и растяжении γtt., представленные в таблице 5.2.
5.15 Расчетные сопротивления сжатию бетона с учетом температурных воздействий определяются
для предельных состояний первой группы
Rb,tem = Rb · γbt (5.1)
для предельных состояний второй группы
Rb,ser,t = Rb,ser· γbt (5.2)
Значения коэффициента условия работы бетона при сжатии γbt принимают по таблице 5.2в зависимости от температуры в середине высоты:
Расчетные сопротивления растяжению:
для предельных состояний первой группы
Rbtt = Rbt · γtt (5.3)
для предельных состояний второй группы
Rbt,ser,t = Rbt,ser· γtt (5.4)
Значение коэффициента условия работы бетона при растяжении γtt принимают по таблице 5.3 в зависимости от температуры бетона:
в центре тяжести сечения при расчете по формулам (7.5), (8.57), (8.61), (8.88), (8.94) СП 63.13330.2012;
на уровне растянутой арматуры – по формуле (8.12) СП 13330.2012, и формулам (8.3), (8.9), (8.13) настоящего свода правил;
в зоне анкеровки – по формуле (9.2);
Таблица 5.2
Номера
составов
бетона
по таб-
лице 5.1
|
Коэф-
фици-
ент
|
Вид нагрева |
Коэффициенты условий работы бетона при сжатии γbt и растяжении γtt, коэффициент βb при температуре бетона, ºС | ||||||||
50 | 70 |
100 |
200 |
300 | 500 |
700 |
900 | 1000 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 | 5 |
6 |
7 |
8 | 9 |
10 |
11 | 12 |
1,
1а, 1б,
2
|
γbt | Кратковременный | 1,00 | 0,85 |
0,90 |
0,80 |
0,65 | - |
- |
- | - |
Длительный | 1,00 | 0,85 |
0,90 |
0,80 |
0,50 | - |
- |
- | - |
||
Длительный с увлажнением | 1,00 | 0,65 |
0,40 |
0,60 |
- | - |
- |
- | - |
||
Кратковременный в воде | 0,97 | 0,85 |
0,65 |
- |
- | - |
- |
- | - |
||
γtt | Кратковременный | 1,00 | 0,70 |
0,70 |
0,60 |
0,40 | - |
- |
- | - |
|
Длительный | 1,00 | 0,70 |
0,70 |
0,50 |
0,20 | - |
- |
- | - |
||
Длительный с увлажнением | 1,00 | 0,50 |
0,30 |
0,40 |
- | - |
- |
- | - |
||
Кратковременный в воде | 0,95 | 0,75 |
0,60 |
- |
- | - |
- |
- | - |
||
βb | Кратковременный идлительный | 1,00 | 0,90 |
0,80 |
0,60 |
0,40 | - |
- |
- | - |
|
Длительный с увлажнением | 1,00 | 0,50 |
0,20 |
0,40 |
- | - |
- |
- | - |
||
Кратковременный в воде | 0,95 | 0,75 |
0,70 |
- |
- | - |
- |
- | - |
||
3 |
γbt | Кратковременный | 1,00 | 1,00 |
1,00 |
0,90 |
0,80 | - |
- |
- | - |
Длительный | 1,00 | 1,00 |
1,00 |
0,90 |
0,65 | - |
- |
- | - |
||
γtt | Кратковременный | 1,00 | 0,80 |
0,75 |
0,65 |
0,50 | - |
- |
- | - |
|
Длительный | 1,00 | 0,80 |
0,75 |
0,60 |
0,35 | - |
- |
- | - |
||
βb | Кратковременный и длительный | 1,00 | 1,00 |
0,90 |
0,80 |
0,60 | - |
- |
- | - |
|
Кратковременный сувлажнением | 1,00 | 0,60 |
0,30 |
0,50 |
- | - |
- |
- | - |
||
4-11,
23, 24
|
γbt | Кратковременный | 1,00 | 1,00 |
1,00 |
1,10 |
1,00 | 0,90 |
0,60 |
0,30 | 0,20 |
Длительный | 1,00 | 1,00 |
1,00 |
1,00 |
0,70 | 0,40 |
0,20 |
0,06 | 0,01 |
||
γtt | Кратковременный | 1,00 | 0,85 |
0,80 |
0,65 |
0,60 | 0,50 |
0,40 |
0,20 | - |
|
Длительный | 1,00 | 0,85 |
0,80 |
0,65 |
0,40 | 0,20 |
0,06 |
- | - |
||
βb | Кратковременный идлительный | 1,00 | 1,00 |
1,00 |
0,90 |
0,75 | 0,50 |
0,32 |
0,22 | 0,18 |
|
12-15,17,
29, 30
|
γbt | Кратковременный | 1,00 | 1,00 |
1,10 |
1,20 |
1,20 | 1,00 |
0,75 |
0,40 | 0,20 |
Длительный | 1,00 | 0,80 |
0,80 |
0,55 |
0,35 | 0,15 |
0,05 |
0,01 | - |
||
γtt | Кратковременный | 1,00 | 0,95 |
0,95 |
0,80 |
0,70 | 0,55 |
0,45 |
0,15 | - |
|
Длительный | 1,00 | 0,70 |
0,70 |
0,45 |
0,25 | 0,06 |
- |
- | - |
||
βb | Кратковременный идлительный | 1,00 | 1,10 |
1,10 |
1,10 |
1,00 | 0,70 |
0,30 |
0,10 | 0,05 |
|
16, 18 |
γbt | Кратковременный | 1,00 | 1,00 |
1,00 |
1,00 |
1,00 | 0,95 |
0,85 |
0,65 | 0,50 |
Длительный | 1,00 | 0,90 |
0,90 |
0,80 |
0,50 | 0,25 |
0,07 |
0,02 | 0,01 |
составов
бетона
по таб-
лице 5.1
|
Коэф-
фици-
ент
|
Вид нагрева |
Коэффициенты условий работы бетона при сжатии γbtи растяжении γtt, коэффициент βb при температуре бетона, ºС | ||||||||
50 | 70 |
100 |
200 |
300 | 500 |
700 |
900 | 1000 |
|||
1 |
2 |
3 |
4 | 5 |
6 |
7 |
8 | 9 |
10 |
11 | 12 |
γtt | Кратковременный | 1,00 | 0,95 |
0,95 |
0,80 |
0,70 | 0,55 |
0,45 |
0,35 | - |
|
Длительный | 1,00 | 0,80 |
0,80 |
0,70 |
0,40 | 0,12 |
0,02 |
- | - |
||
βb | Кратковременный идлительный | 1,00 | 1,10 |
1,10 |
1,10 |
1,10 | 1,00 |
0,70 |
0,35 | 0,27 |
|
19-21 |
γbt | Кратковременный | 1,00 | 0,90 |
0,80 |
0,70 |
0,55 | 0,45 |
0,35 |
0,30 | 0,25 |
Длительный | 1,00 | 0,90 |
0,80 |
0,70 |
0,50 | 0,25 |
0,10 |
0,05 | 0,02 |
||
γtt | Кратковременный | 1,00 | 0,65 |
0,55 |
0,50 |
0,45 | 0,35 |
0,25 |
0,10 | - |
|
Длительный | 1,00 | 0,65 |
0,55 |
0,50 |
0,30 | 0,12 |
0,02 |
- | - |
||
βb | Кратковременный идлительный | 1,00 | 0,90 |
0,85 |
0,70 |
0,55 | 0,40 |
0,33 |
0,30 | 0,27 |
|
Примечания1 При расчете на длительный нагрев несущих конструкций, срок службы которых не превышает 5 лет, коэффициент γbt следует увеличить на 15%, но он не должен превышать величины γbt при расчете на кратковременный нагрев.2 Для конструкций, которые во время эксплуатации подвергаются циклическому нагреву, коэффициенты γbt и βb следует снизить на 15% и коэффициент γtt – на 20%.3 Коэффициенты γbt, γtt и βbдля промежуточных значений температур принимаются интерполяцией.4 Коэффициенты γbt, γtt и βbдля бетонов составов 1-3 при их нагреве свыше 300оС определяются экстраполяцией. |
5.17 Основными деформационными характеристиками бетона являются:
предельные относительные деформации бетона при осевом сжатии εb0 и растяжении εbt0,
начальный модуль упругости бетона Еb,
коэффициент ползучести θb,cr,
коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона) νb.p.,
коэффициент линейной температурной деформации αbt, коэффициент температурной усадки бетона αсs.
Таблица 5.3
Номера составов бетона по таблице 5.1 |
Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении принимаются равным (МПа) при классе бетона по прочности на сжатие |
||||||||||||||||||
В1 |
В1,5 |
В2 |
В2,5 |
В3,5 |
В5 |
В7,5 |
В10 |
В12,5 |
В15 |
В20 |
В25 |
В30 |
В35 |
В40 |
В45 |
В50 |
В55 |
В60 |
|
1-3, 6, 7, 13, 20, 21 естест-венного твер-дения |
- |
- |
- |
8,5 |
9,5 |
13,0 |
16,0 |
19,0 |
21,0 |
24,0 |
27,5 |
30,0 |
32,5 |
34,5 |
36 |
37,0 |
38,0 |
39,0 |
39,5 |
1-3, 6, 7, 20, 21 подверг-нутого тепловой обра-ботке при атмосфе-рном давлении |
- |
- |
- |
8,0 |
8,5 |
11,5 |
14,5 |
16,0 |
19,0 |
20,5 |
24,0 |
27,0 |
29,0 |
31,0 |
32,5 |
34,0 |
35,0 |
36,0 |
37,0 |
31, 32* |
3,7 |
4,0 |
4,3 |
4,5 |
5,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
25, 27, 32, 34, 35, 37** |
4,2 |
4,5 |
4,8 |
5,0 |
5,5 |
6,3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
22, 24, 26, 28, 30, 32, 33, 36*** |
4,3 |
4,6 |
4,9 |
5,5 |
6,1 |
6,9 |
7,9 |
8,7 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
24, 30 |
- |
- |
5,8 |
6,5 |
7,2 |
8,2 |
9,4 |
10,3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
23, 29 |
- |
- |
7,3 |
8,0 |
9,0 |
10,0 |
11,5 |
12,5 |
13,2 |
14,0 |
14,8 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
4, 8, 9 |
- |
- |
8,0 |
8,6 |
9,8 |
11,2 |
13,0 |
14,0 |
14,7 |
15,5 |
16,3 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
5, 10-12, 14-19 |
- |
- |
10,0 |
10,5 |
11,5 |
13,0 |
14,5 |
16,0 |
17,0 |
18,0 |
19,5 |
21,0 |
22,0 |
23,0 |
24,0 |
25,0 |
- |
- |
- |
Примечание - * D900; ** D1000; *** D1100; D1200-1400. |
5.19 При кратковременном действии температуры и нагрузки изменение начального модуля упругости бетона при нагреве определяется по формуле
Ebt = Eb · βb (5.5)
Значение коэффициента βb принимают по таблице 5.2в зависимости от температуры бетона
в центре тяжести сечения при расчете по формулам (6.16), (6.17), (8.27), в пункте 8.1.15 СП 63.13330.2012;
на уровне растянутой арматуры – (8.6), (8.7);
крайнего волокна бетона – (5.7), (8.34).
(5.6)
Номера составов бетона по таблице 5.1 |
Коэффициент φb,cr, учитывающий влияние длительной ползучести бетона на деформации элемента без трещин, при средней температуре бетона сжатой зоны сечения, °С |
|||||||||
50 |
70 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
700 |
800 |
|
1-3 |
3,0 |
4,0 |
3,5 |
4,0 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
4-11, 23, 24 |
3,0 |
4,0 |
3,5 |
3,5 |
3,5 |
5,0 |
7,0 |
8,0 |
10,0 |
- |
12-18, 29, 30 |
3,5 |
4,5 |
4,0 |
4,0 |
8,0 |
11,0 |
15,0 |
20,0 |
- |
- |
19-21 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,0 |
3,5 |
7,0 |
10,0 |
13,0 |
16,0 |
20,0 |
Примечания 1 В таблице приведены значения коэффициента φb,cr для длительного нагрева. 2 Для кратковременного нагрева и непродолжительного действия нагрузки коэффициент φb,cr =1. 3 Значение коэффициента φb,cr для промежуточных температур принимают интерполяцией. 4 При наличии в элементе сжатой арматуры с μ’≥0,7% значение коэффициента умножается на , но принимается не менее 0,6. 5 При двухосном напряженном состоянии значение коэффициента φb,cr умножается на 0,8. 6 При попеременном увлажнении значения φb следует умножать на 1,2. |
при 0 ≤ εb ≤ εb1, red σb = Ebt εb (5.7)
при εbl,red≤ εb ≤ εb2 σb =Rb,tem(5.8)
Значения приведенного модуля упругости рассчитывают по формуле
(5.9)
5.22 Трехлинейную диаграмму состояния бетона с деформационными характеристиками, отвечающими:
кратковременному воздействию температуры и нагрузки - используют при расчете трещинообразования;
кратковременному и длительному воздействиям температуры и нагрузки - используют при расчете деформаций железобетонных элементов без трещин, для определения напряженно-деформированного состояния сжатого бетона.
При трехлинейной диаграмме (рисунок 5.1, а) сжимающие напряжения бетона σb в зависимости от относительных деформаций укорочения бетона εb рассчитывают по формулам
При 0≤εb≤εb1 σb=Ebtεb (5.10)
При εb1≤εb≤εb0
(5.11)При εb0≤ εb≤ εb1 σb=Rb,tem (5.12)
Значения напряжения σb1 принимают
σb10,6 Rb,tem (5.13)
Значения относительных деформаций εb1 принимают
(5.14)
Растягивающие напряжения бетона σbt в зависимости от относительных деформаций растяжения εbt определяют по диаграмме на рисунке 5.1. При этом расчетные сопротивления бетона сжатию Rb заменяют на расчетные значения сопротивления растяжению Rbt.
5.23 Относительные деформации бетона при сжатии и растяжении в зависимости от температуры бетона при кратковременном и длительном воздействиях температуры и нагрузки приведены в таблице 5.5.
Температуру бетона при определении напряженно-деформированного состояния сжатого бетона принимают по наименьшей температуре сжатого бетона и при определении напряженно-деформируемого состояния растянутого бетона - наибольшей температуре растянутого бетона.
Таблица 5.5
Номера
состава
бетона по таблице 5.1 |
Темпе-
ратура
бетона
в ºС
|
Расчет на
нагрев и
нагруже- ние |
Относительные деформации бетона | |||||
при сжатии | при растяжении |
|||||||
εb0·103
|
εb2·103
|
εb1,red·103 | εbt0·103
|
εbt2·103 | εbt1,red·103
|
|||
1-3 | 20 |
кратковрем. |
2,0 |
3,5 |
1,5 |
0,10 |
0,15 | 0,08 |
длительные |
3,4 |
4,8 |
2,8 |
0,24 |
0,31 | 0,22 |
||
100 |
кратковрем. |
2,5 |
4,4 |
1,9 |
0,17 |
0,29 | 0,15 |
|
длительные |
4,3 |
6,0 |
3,5 |
0,3 |
0,39 | 0,27 |
||
200 |
кратковрем. |
3,5 |
6,1 |
2,6 |
0,25 |
0,39 | 0,20 |
|
длительные |
6,0 |
8,4 |
4,9 |
0,42 |
0,54 | 0,38 |
||
4-11,23,24 | 20 |
кратковрем. |
2,0 |
3,5 |
1,5 |
0,10 |
0,15 | 0,08 |
длительные |
3,4 |
4,8 |
2,8 |
0,24 |
0,31 | 0,22 |
||
200 |
кратковрем. |
3,0 |
4,2 |
3,0 |
0,20 |
0,24 | 0,16 |
|
длительные |
4,5 |
6,3 |
3,8 |
0,30 |
0,36 | 0,20 |
||
400 |
кратковрем. |
4,3 |
6,0 |
3,6 |
0,38 |
0,52 | 0,36 |
|
длительные |
6,4 |
9,0 |
5,4 |
0,57 |
0,78 | 0,54 |
||
600 |
кратковрем. |
6,4 |
9,0 |
5,8 |
0,44 |
0,57 | 0,40 |
|
длительные |
9,6 |
13,5 |
8,2 |
0,67 |
0,87 | 0,63 |
||
12-18,29,30 |
20 |
кратковрем. |
2,2 |
3,7 |
1,7 |
0,15 |
0,22 | 0,10 |
длительные |
3,6 |
5,0 |
3,0 |
0,25 |
0,32 | 0,23 |
||
200 |
кратковрем. |
2,4 |
3,4 |
2,0 |
0,19 |
0,26 | 0,15 |
|
длительные |
3,6 |
5,1 |
3,0 |
0,25 |
0,33 | 0,23 |
||
400 |
кратковрем. |
4,1 |
5,8 |
3,5 |
0,28 |
0,38 | 0,26 |
|
длительные |
6,2 |
8,7 |
5,2 |
0,43 |
0,56 | 0,40 |
||
600 |
кратковрем. |
5,4 |
7,5 |
4,5 |
0,38 |
0,49 | 0,33 |
|
длительные |
8,1 |
11,4 |
6,8 |
0,57 |
0,74 | 0,53 |
||
19-21 | 20 |
кратковрем. |
2,0 |
3,5 |
1,5 |
0,10 |
0,15 | 0,08 |
длительные |
3,4 |
4,8 |
2,8 |
0,24 |
0,31 | 0,22 |
||
200 |
кратковрем. |
2,9 |
4,0 |
2,4 |
0,20 |
0,26 | 0,18 |
|
длительные |
4,0 |
5,6 |
3,4 |
0,28 |
0,36 | 0,26 |
||
400 |
кратковрем. |
4,7 |
6,6 |
4,0 |
0,33 |
0,42 | 0,30 |
|
длительные |
6,6 |
9,2 |
5,5 |
0,46 |
0,59 | 0,42 |
||
600 |
кратковрем. |
5,7 |
8,0 |
4,8 |
0,42 |
0,54 | 0,31 |
|
длительные |
8,0 |
11,2 |
6,7 |
0,59 |
0,72 | 0,52 |
||
800 |
кратковрем. |
12,1 |
17,0 |
10,2 |
0,84 |
1,10 | 0,48 |
|
длительные |
19,3 |
27,0 |
16,2 |
1,35 |
1,74 | 1,25 |
Таблица 5.6
5.25 Коэффициент температурной усадки бетона αcs принимают по таблице 5.7. Коэффициент температурной усадки бетона принят:
при кратковременном нагреве - для подъема температуры на 10ºС/ч и более;
при длительном нагреве – в зависимости от воздействия температуры во время эксплуатации.
Таблица 5.7
5.26 Марку по средней плотности бетона естественной влажности принимают по таблице 5.1.
Среднюю плотность бетона в сухом состоянии при его нагреве выше 100ºС уменьшают на 150 кг/м3.
Среднюю плотность железобетона (при μ ≤ 3%) принимают на 100 кг/м3 больше средней плотности соответствующего состояния бетона.
5.27 Коэффициент теплопроводности λ бетона в сухом состоянии принимают по таблице 5.8 в зависимости от средней температуры бетона в сечении элемента.
Коэффициент теплопроводности λ огнеупорных и теплоизоляционных материалов принимают по таблице 6.2.
Таблица 5.8
Номера составов бетона по таблице 5.1 |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м·ºС) обычного и жаростойкого
бетонов в сухом состоянии при средней температуре бетона в сечении элемента, ºС
|
|||||
50 | 100 |
300 |
500 |
700 |
900 | |
1, 1а |
1,51 | 1,37 |
1,09 |
- |
- |
- |
20 | 2,68 | 2,43 |
1,94 |
1,39 |
1,22 |
1,19 |
21 | 1,49 | 1,35 |
1,37 |
1,47 |
1,57 |
1,63 |
2, 3, 6, 7, 13 | 1,51 | 1,37 |
1,39 |
1,51 |
1,62 |
- |
10, 11 | 0,93 | 0,89 |
0,84 |
0,87 |
0,93 |
1,05 |
14-18 | 0,99 | 0,95 |
0,93 |
1,01 |
1,04 |
1,28 |
19 | 0,87 | 0,83 |
0,78 |
0,81 |
0,87 |
0,99 |
Т а б л и ц а 5.9
Бетон |
Состояние бетона по влажности |
Коэффициент условий работы бетона ɣb1t
при многократно повторяющейся нагрузке и коэффициенте асимметрии цикла ρb, равном
|
||||||
0-0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
||
Обычный бетон составов № 1, 1а, 1б по таблице 5.1 |
Естественной влажности |
0,75 |
0,80 |
0,85 |
0,90 |
0,95 |
1,00 |
1,00 |
Примечание – В таблице принят где σb,min и σb,max соответственно наименьшее и наибольшее напряжения в бетоне в пределах цикла изменения нагрузки |
Т а б л и ц а 5.10
Температура бетона, °С |
Коэффициент условий работы обычного бетона ɣb1t
при многократно повторяющейся нагрузке
|
|
Без увлажнений |
С переменным увлажнением и высыханием |
|
50 | 0,8 |
0,7 |
70 | 0,6 |
0,5 |
90 |
0,4 |
0,3 |
110 | 0,3 |
0,2 |
П р и м е ч а н и е :1. Величины γb1t для промежуточных значений температур определяются по интерполяции.2. Величины γb1t для диапазона свыше 110°С до 200°С следует принимать при соответствующем экспериментальном обосновании. |
5.29Для армирования железобетонных конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, арматура должна приниматься по СП 63.13330.
Для железобетонных конструкций из жаростойкого бетона при нагреве арматуры выше 400ºС предусматривают стержневую арматуру и прокат из:
Таблица 5.11
Вид и класс арматуры, марка стали и проката |
Предельно допустимая температура ºС,
применения арматуры и проката,
установленных
|
|
по расчету |
по конструктивным
соображениям
|
|
Стержневая арматура классов: | ||
А240, А300 | 400 | 450 |
А400, А500, А600, Ат600, А800, А1000 | 450 | 500 |
напрягаемая | 200 | - |
Проволочная арматура классов: | ||
В500, Вр1200-Вр1500, К1400, К1500 | 400 | 450 |
напрягаемая | 100 | - |
Прокат из стали марок: | ||
ВСт3кп2, ВСт3Гпс5, ВСт3сп5, ВСт3пс6 | 400 | 450 |
Стержневая арматура и прокат из стали марок: | ||
30ХМ, 12Х13, 20Х13, | 500 | 700 |
20Х23Н18 | 550 | 1000 |
12Х18Н9Т, 45Х14Н14, В2М, 08Х17Т | 600 | 800 |
П р и м е ч а н и я.11. При циклическом нагреве предельно допустимая температура применения напрягаемой арматуры должна приниматься на 50оС ниже указанной в таблице.22. При многократно повторяющейся нагрузке предельно допустимая температура применения напрягаемой арматуры не должна превышать 100оС и ненапрягаемой арматуры – 200оС. |
по первой группе …………. 1,3;
по второй группе …………. 1,0.
Таблица 5.12
Арматура и прокат
из стали марки
|
Нормативные сопротивления
растяжению Rsnи расчетные сопротивления растяжению для
предельных состояний второй
группы Rs,ser, МПа (кгс/см2)
|
Модуль упругости
принимают равным Еs·104, МПа (кгс/см2)
|
30ХМ |
590 (6000) |
21 (210) |
12Х13 |
410 (4200) |
22 (220) |
20Х13 |
440 (4500) |
22 (220) |
20Х23Н18, 12Х18Н9Т, 08Х17Т |
195 (2000) |
20 (200) |
45Х14Н14В2М |
315 (3200) |
20 (200) |
Таблица 5.13
Арматура классов и марок |
Расчетные сопротивления арматуры
для предельных состояний первой группы, МПа
|
||
растяжению |
сжатию
Rsc
|
||
продольной, Rs |
поперечной (хомутов и отогнутых стержней), Rsw
|
||
30ХМ | 450 | - |
400*, 500 |
12Х13 | 325 | 260 |
325 |
30Х13 | 345 | 275 |
345 |
20Х23Н18, 12Х18Н9Т, 08Х17Т | 150 | 120 |
150 |
45Х14Н14В2М | 245 | 195 |
245 |
Примечание :Значения Rsc со звездочкой * используют только при расчете на кратковременное воздействие усилий. |
Расчетные сопротивления продольной арматуры при нагреве
Rst = Rs·γst (5.15)
Rsсt = Rsс·γst (5.16)
Расчетные сопротивления поперечной арматуры при нагреве
Rswt = Rsw·γst (5.17)
Таблица 5.14
Вид и класс арматуры,
марки жаростойкой арматуры и проката |
Коэф
-
фици
- ент |
Расчет на нагрев |
Коэффициенты условий работы арматуры γst, линейного температурного расширения арматуры αst и βs при температуре ее нагрева, ºС |
|||||||
50-100 | 200 | 300 | 400 | 450 | 500 | 550 | 600 |
|||
А240, ВСт3кп2,
ВСт3Гпс5, ВСт3сп5,
ВСт3пс6
|
γst | Кратковременный | 1,00 | 0,95 | 0,90 | 0,85 | 0,75 | 0,60 |
0,45 | 0,30 |
Длительный | 1,00 | 0,85 | 0,65 | 0,35 | 0,15 | - | - | - |
||
В500 |
Кратковременный | 1,00 | 0,90 | 0,85 | 0,60 | 0,45 | 0,25 | 0,12 | 0,05 |
|
Длительный | 1,00 | 0,80 | 0,60 | 0,30 | 0,10 | - | - | - |
||
Вр1200-Вр1500,
К1400, К1500
|
Кратковременный | 1,00 | 0,85 | 0,70 | 0,50 | 0,35 | 0,25 | 0,15 | 0,10 |
|
Длительный | 1,00 | 0,75 | 0,55 | 0,25 | 0,05 | - | - | - |
||
А240, В500,
Вр1200÷Вр1500,
ВСт3сп2, ВСт3Гпс5,
ВСт3пс5,ВСт3пс6,
К1400, К1500
|
αst | Кратковременныйи длительный | 11,5 | 12,5 | 13,0 | 13,5 | 13,6 | 13,7 | 13,8 | 13,9 |
А300, А400, А500 |
γst | Кратковременный | 1,00 | 1,00 | 0,95 | 0,85 | 0,75 | 0,60 | 0,40 | 0,30 |
Длительный | 1,00 | 0,90 | 0,75 | 0,40 | 0,20 | - | - | - |
||
А600, А800,А1000 |
Кратковременный | 1,00 | 0,85 | 0,75 | 0,65 | 0,55 | 0,45 | 0,30 | 0,20 |
|
Длительный | 1,00 | 0,80 | 0,65 | 0,30 | 0,10 | - | - | - |
||
А300, А400, А500,
А600, А800, А1000
|
αst | Кратковременныйи длительный | 12,0 | 13,0 | 13,5 | 14,0 | 14,2 | 14,4 | 14,6 | 14,8 |
30ХМ |
γst | Кратковременный | 1,00 | 0,90 | 0,85 | 0,78 | 0,76 | 0,74 | 0,72 | 0,70 |
Длительный | 1,00 | 0,85 | 0,80 | 0,25 | 0,15 | 0,08 | - | - |
||
αst | Кратковременныйи длительный | 9,5 | 10,2 | 10,7 | 11,2 | 11,5 | 11,8 | 12,1 | 12,4 |
|
12Х13, 20Х13 |
γst | Кратковременный | 1,00 | 0,95 | 0,86 | 0,80 | 0,73 | 0,65 | 0,53 | 0,40 |
Длительный | 1,00 | 0,93 | 0,83 | 0,70 | 0,45 | 0,13 | - | - |
||
αst | Кратковременныйи длительный | 12,0 | 12,6 | 13,3 | 14,0 | 14,3 | 14,7 | 15,0 | 15,3 |
|
20Х23Н18 |
γst | Кратковременный | 1,00 | 0,97 | 0,95 | 0,92 | 0,88 | 0,85 | 0,81 | 0,75 |
Длительный | 1,00 | 0,97 | 0,93 | 0,77 | 0,50 | 0,30 | 0,18 | 0,08 |
||
αst | Кратковременныйи длительный | 10,3 | 11,3 | 12,4 | 13,6 | 14,1 | 14,7 | 15,2 | 15,7 |
|
12Х18Н9Т,
08Х17Т
|
γst | Кратковременный | 1,00 | 0,72 | 0,65 | 0,62 | 0,58 | 0,60 | 0,57 | 0,56 |
Длительный | 1,00 | 0,72 | 0,65 | 0,60 | 0,58 | 0,55 | 0,50 | 0,40 |
||
αst | Кратковременныйи длительный | 10,5 | 11,1 | 11,4 | 11,6 | 11,8 | 12,0 | 12,2 | 12,4 |
|
45Х14Н14В2М |
γst | Кратковременный | 1,00 | 0,86 | 0,78 | 0,72 | 0,68 | 0,64 | 0,60 | 0,56 |
Длительный | 1,00 | 0,86 | 0,78 | 0,70 | 0,63 | 0,55 | 0,43 | 0,30 |
||
αst | Кратковременныйи длительный | 10,5 | 11,1 | 11,4 | 11,6 | 11,8 | 12,0 | 12,2 | 12,4 |
|
А600, А800, А1000,
В1200-Вр1500, К1400,
К1500, ВСт3кп2,
ВСт3Гпс5, ВСт3сп5,
ВСт3пс6, 30ХМ, 12Х13,
20Х13, 20Х23Н18,
12Х18Н9Т, 08Х17Т,
45Х14Н14В2М
|
βs | Кратковременныйи длительный | 1,00 | 0,90 | 0,88 | 0,83 | 0,80 | 0,78 | 0,75 | 0,73 |
А300, А400, А500,
А600, А800, А1000
|
βs | Кратковременныйи длительный | 1,00 | 0,96 | 0,92 |
0,85 | 0,78 | 0,71 | 0,55 | 0,40 |
Примечания :
1.Коэффициент линейного температурного расширения арматуры равен числовому значению, умноженному на 10-6 град -1.
2. При расчете несущих конструкций на длительный нагрев, срок службы которых не превышает 5 лет, коэффициент γst следует увеличить на 20%, при этом его значение должно быть не более, чем при кратковременном нагреве.
3. Коэффициенты γst, αst и βs для промежуточных значений температур определяются по интерполяции.
|
Значения коэффициентов условия работы арматуры γst принимают по таблице 5.14 в зависимости:
до 100°C .........1,00
150°C .........0,80
200°C .........0,65.
Для промежуточных значений температур коэффициент γs3t определяется по интерполяции.
Таблица 5.16
(5.18)
Где Rst – сопротивление арматуры.
Таблица 5.17
Класс и марка арматуры |
Модуль упругости арматуры,
Еs · 105 МПа (Н/мм2) |
12Х13, 20Х13 |
2,2 |
30ХМ |
2,1 |
А240, А300, А400, А500, А600, А800, А1000, В500, Вр1200÷Вр1500, 20Х23Н18, 08Х17Т,
12Х18Н9Т, 45Х14Н14В2М
|
2,0 |
К1400, К1500 |
1,95 |
Влияние температуры на изменения модуля упругости арматуры учитывают умножением модуля упругости арматуры Еs на коэффициент βs
Еst = Еsβs (5.19)
при 0 <εs<εs0 σs = εs Еst (5.20)
при εs0 ≤ εs ≤ εs2 σs = Rst (5.21)
Значение относительной деформации арматуры принимают равными:
При ts=20°С-200°С εs2=0,025
При ts=200°С-800°С εs2=0,040.
Допускается при соответствующем обосновании принимать величину относительной деформации εs2 менее или более предельных значений в зависимости от марки стали, типа армирования, критерия надежности конструкции и других факторов.
Значения Еst принимают по формуле (5.19), значения Rst - по формуле (5.15).
Диаграммы состояния арматуры при растяжении и сжатии принимают одинаковыми.
Допускается в качестве расчетных диаграмм состояния арматуры использовать криволинейные фактические диаграммы деформирования арматуры, определенные опытным путем.
для кратковременного нагрева, принимая сечение по высоте стен неравномерно нагретым с прямолинейным распределением температур бетона и величину коэффициента теплоотдачи наружной поверхности стенки αе — по таблице 6.1;
для длительного нагрева, принимая сечение по высоте стен равномерно нагретым.
Температуру арматуры в сечениях железобетонных конструкций принимают равной температуре бетона в месте ее расположения.
(6.1)
где: υ – скорость ветра, м/с.
Таблица 6.1
Коэффициенты |
Температура наружной поверхности и воздуха, °С | |||||||||||
-50 |
0 |
50 | 100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
700 |
900 |
1100 |
1200 |
|
αе
|
6 |
8 |
12 | 14 |
20 |
26 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
αi | - |
- |
12 | 12 |
12 |
14 |
18 |
23 |
47 |
82 |
140 |
175 |
П р и м е ч а н и е : Коэффициенты αе и αi для промежуточных значений температур определяют по интерполяции. |
Т а б л и ц а 6.2
№
п/п
|
Материалы |
Средняя
плотность в
сухом
состоянии,
кг/м3
|
Предельно
допустимая
температура применения,ºС |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м ·ºС), огнеупорных и теплоизоляционных
материалов в сухом состоянии при
средней температуре материалов в сечении элемента, ºС |
|||||
50 |
100 | 300 | 500 | 700 | 900 |
||||
1 | Изделия огнеупорные шамотныепо ГОСТ 390-96 | 1900 |
- | 0,63 |
0,77 | 0,88 | 1,01 | 1,14 | 1,27 |
2 | Изделия шамотные легковесныепо ГОСТ 5040-96 | 400 |
1150 | 0,13 |
0,14 | 0,17 | 0,20 | 0,23 | 0,27 |
3 | То же | 800 |
1270 | 0,23 |
0,24 | 0,29 | 0,34 | 0,38 | 0,43 |
4 | То же | 1000 |
1300 | 0,34 |
0,35 | 0,42 | 0,49 | 0,56 | 0,63 |
5 | То же | 1300 |
1400 | 0,49 |
0,56 | 0,58 | 0,65 | 0,73 | 0,81 |
6 | Изделия динасовые огнеупорныепо ГОСТ 4157-79 | 1900 |
- | 1,60 |
1,62 | 1,70 | 1,78 | 1,85 | 1,93 |
7 | Изделия динасовые легковесныепо ГОСТ 5040-96 | 1200÷1400 |
1550 | 0,57 |
0,58 | 0,64 | 0,70 | 0,75 | 0,81 |
8 | Изделия каолиновые по ГОСТ20901-75 | 2000 |
- | 1,79 |
1,80 | 1,86 | 1,90 | 1,95 | 2,01 |
9 | Изделия высокоглиноземистые поГОСТ 24704-2015 | 2600 |
- | 1,76 |
1,74 | 1,68 | 1,65 | 1,60 | 1,55 |
10 | Изделия огнеупорныемагнезитовые по ГОСТ 4689-94 | 2700 |
- | 6,00 |
5,90 | 5,36 | 4,82 | 4,30 | 3,75 |
11 | Изделия высокоогнеупорныепериклазохромитовые по ГОСТ | 2800 |
- | 4,02 |
3,94 | 3,60 | 3,28 | 2,94 | 2,60 |
12 | 10888-93Изделия высокоогнеупорныехромомагнезитовые по ГОСТ5381-93 | 2950 |
- | 2,74 |
2,71 | 2,54 | 2,36 | 2,18 | 2,01 |
13 | Кирпич глиняный обыкновенныйпо ГОСТ 530-2012 | 1700 |
- | 0,56 |
0,59 | 0,70 | 0,81 | - | - |
14 | Изделия пенодиатомитовыетеплоизоляционные по ГОСТ2694-78 | 350 |
900 | 0,09 |
0,10 | 0,13 | 0,15 | 0,18 | - |
15 | То же | 400 |
900 | 0,10 |
0,11 | 0,14 | 0,16 | 0,19 | - |
16 | Изделия диатомитовыетеплоизоляционные по ГОСТ2694-78 | 500 |
900 | 0,12 |
0,13 | 0,19 | 0,23 | 0,28 | - |
17 | То же | 600 |
900 | 0,14 |
0,15 | 0,21 | 0,25 | 0,30 | - |
18 | Маты минераловатныепрошивные на металлическойсетке по ГОСТ 21880-2011 | 75÷100 |
600 | 0,05 |
0,06 | 0,11 | 0,15 | - | - |
19 | Маты минераловатныепрошивные по ГОСТ 21880-2011 | 125 |
600 | 0,05 |
0,06 | 0,11 | 0,16 | - | - |
20 | То же | 150 |
600 | 0,05 |
0,06 | 0,11 | 0,16 | - | - |
21 | Плиты и матытеплоизоляционные изминеральной ваты насинтетическом связующем поГОСТ 9573-2012 | 50÷75 |
400 | 0,05 |
0,07 | 0,13 | - | - | - |
22 | То же | 125 |
400 | 0,05 |
0,07 | 0,11 | - | - | - |
23 | То же | 175 |
400 | 0,05 |
0,07 | 0,11 | - | - | - |
24 | Маты теплоизоляционные из ватыкаолинового состава | 150 |
1100 | 0,05 |
0,06 | 0,12 | 0,18 | 0,24 | 0,31 |
25 | То же | 300 |
1100 | 0,06 |
0,07 | 0,13 | 0,19 | 0,25 | 0,35 |
26 | Изделия из стеклянного | 170 |
450 | 0,06 |
0,07 | 0,14 | - | - | - |
п/п
|
Материалыштапельного волокна по ГОСТ10499-95 |
Средняя
плотность в
сухом
состоянии, кг/м3
|
Предельно
допустимая
температура применения,ºС |
Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м
·ºС), огнеупорных и теплоизоляционных
материалов в сухом состоянии при
средней температуре материалов в сечении элемента, ºС |
|||||
50 | 100 | 300 | 500 | 700 | 900 |
||||
27 |
Перлито-фосфогелевые изделиябез гидроизоляционного-упрочняющего покрытия | 200 | 600 | 0,07 | 0,08 | 0,10 | 0,12 | - | - |
28 |
То же | 250 | 600 | 0,08 | 0,09 | 0,11 | 0,14 | - | - |
29 |
То же | 300 | 600 | 0,08 | 0,09 | 0,14 | 0,16 | - | - |
30 |
Перлитоцементные изделия | 250 | 600 | 0,07 | 0,09 | 0,13 | 0,16 | - | |
31 |
То же | 300 | 600 | 0,08 | 0,10 | 0,14 | 0,17 | - | - |
32 |
То же | 350 | 600 | 0,09 | 0,11 | 0,15 | 0,18 | - | - |
33 |
Перлитокерамические изделия | 250 | 875 | 0,08 | 0,09 | 0,12 | 0,16 | 0,19 | - |
34 |
То же | 300 | 875 | 0,09 | 0,10 | 0,13 | 0,17 | 0,20 | - |
35 |
То же | 350 | 875 | 0,10 | 0,11 | 0,14 | 0,18 | 0,21 | - |
36 |
То же | 400 | 875 | 0,11 | 0,12 | 0,15 | 0,19 | 0,22 | - |
37 |
Известково-кремнеземистыеизделия по ГОСТ 24748-2003 | 200 | 600 | 0,07 | 0,08 | 0,10 | 0,12 | - | - |
38 |
Изделия на основе кремнеземноговолокна | 120 | 1200 | 0,06 | 0,07 | 0,10 | 0,14 | 0,17 | 0,21 |
39 |
Савелитовые изделия | 350 | 500 | 0,08 | 0,09 | 0,11 | - | - | - |
40 |
Савелитовые изделия | 400 | 500 | 0,09 | 0,10 | 0,12 | - | - | - |
41 |
Вулканитовые изделия | 300 | 600 | 0,08 | 0,09 | 0,11 | 0,13 | - | - |
42 |
То же | 350 | 600 | 0,08 | 0,09 | 0,11 | 0,14 | - | - |
43 |
То же | 400 | 600 | 0,09 | 0,10 | 0,12 | 0,14 | - | - |
44 |
Пеностекло | 200 | 500 | 0,08 | 0,09 | 0,13 | - | - | - |
45 |
Асбестовермикулитовые плиты | 250 | 600 | 0,09 | 0,11 | 0,16 | 0,21 | - | - |
46 |
То же | 300 | 600 | 0,10 | 0,11 | 0,16 | 0,21 | - | - |
47 |
То же | 350 | 600 | 0,10 | 0,12 | 0,17 | 0,22 | - | - |
48 |
Изделия муллитокремнеземистыеогнеупорные волокнистыетеплоизоляционные марки МКРВ- 350 | 350 | 1150 | 0,11 | 0,12 | 0,15 | 0,19 | 0,22 | 0,29 |
49 |
Диатомитовая крошка | 500 | 900 | 0,01 | 0,03 | 0,06 | 0,10 | 0,13 | 0,17 |
обожженая | 600 | 900 | 0,03 | 0,04 | 0,09 | 0,15 | 0,20 | 0,25 |
|
50 |
Вермикулит вспученный по ГОСТ12865-67 | 100 | 1100 | 0,07 | 0,09 | 0,14 | 0,20 | 0,26 | 0,31 |
51 |
То же | 150 | 1100 | 0,08 | 0,09 | 0,15 | 0,21 | 0,27 | 0,32 |
52 |
То же | 200 | 1100 | 0,08 | 0,10 | 0,15 | 0,21 | 0,27 | 0,33 |
53 |
Асбозурит | 600 | 900 | 0,17 | 0,18 | 0,21 | 0,24 | - | - |
54 |
Картон асбестовый поГОСТ 2850-95 | 1000÷1300 | 600 | 0,16 | 0,18 | 0,20 | 0,22 | - | - |
Примечания : 1 Коэффициент теплопроводности λ огнеупорных (поз. 1÷13) и теплоизоляционных (поз. 14÷54) материалов с естественной влажностью при средней температуре нагрева материала в сечении элемента до 100ºС следует принимать по табличным данным, с увеличением соответственно на 30 и 10%. 2 Коэффициент теплопроводности λ для промежуточных значений температур определяется интерполяцией. |
0,140 ………… при 50ºС;
0,095 ………… 100ºС;
0,035 ……….. 300ºС;
0,013 ………... 500ºС.
(6.2)
температуру материала более нагретой поверхности tb-по формуле
(6.3)
температуру материала менее нагретой поверхности tes-по формуле
(6.4)
В трехслойной конструкции температуру материала между первым и вторым слоями, считая слои от более нагретой поверхности, вычисляют по формуле
(6.5)
а между вторым и третьим слоями – по формуле
(6.6)
Температура менее нагретой поверхности третьего слоя равна
(6.7)Тепловой поток Q (Вт/м2) определяют из выражения
(6.8)
где:
tе– температура наружного воздуха.
Сопротивление теплопередаче R0 (м2·ºС/Вт) многослойной конструкции равно
(6.9)δ1, δ 2, …, δn-1, δn– толщина отдельных слоев, м;
при круговом очертании, если толщина стенки более 0,1 наружного диаметра;
температура материала более нагретой поверхности
(6.10)
температура материала между первым и вторым слоями
(6.11)температура материала между вторым и третьим слоями
(6.12)температура менее нагретой поверхности третьего слоя
(6.13)Сопротивление теплопередачи конструкции рассчитывают по формуле
(6.14)где:
Ais и Aes– расчетные площади теплоотдающих внутренней и наружной поверхностей;
6.11 Температуру бетона в сечениях конструкций от нагрева при эксплуатации следует определять теплотехническим расчетом установившегося теплового потока при заданной по проекту расчетной температуре пространства или воздуха производственного помещения.
При кратковременном нагреве приведенная площадь бетона
(6.16)
где: Ebt– модуль упругости нагретого бетона определяют по формуле (5.5).
В двутавровых и тавровых сечениях элементов, выполненных из одного вида бетона, линия раздела должна проходить по границе между ребром и полкой (рисунок 6.1).
В элементе, сечение которого по высоте состоит из различных видов бетона, линия раздела должна проходить по границе бетонов.
При кратковременном нагреве приведенная площадь Ared,iдля i–той части сечения, на которые разбивается все сечение элемента, определяют по формуле
а - на 2 части;б - на 3 части; в - на 4 части; Ц.Т. - центр тяжести приведенного сечения; tb1, tb2, ... tbi – наибольшая температура бетона 1-ой, 2-ой,... i-той частей сечения.
6.19 Во всех случаях расчета арматуру рассматривают как самостоятельную часть сечения.
Площадь нагретой растянутой As и сжатой As' арматуры приводят к ненагретому, более прочному бетону по формуле
As,red = Asα (6.18)
As',red = As'α' (6.19)
где: As,red, As',red – соответственная приведенная площадь растянутой и сжатой арматуры.
Коэффициенты приведения арматуры к более прочному бетону:
растянутой арматуры
(6.20)
сжатой арматуры
(6.21)
6.20 Приведенный момент инерции i-той части сечения
(6.22)
Расстояние от центра тяжести i-той части сечения до наименее нагретой грани элемента, относительно которой определяют центр тяжести сечения
yi = h – Σhi+ 0,5 hi (6.23)
ybi = yi - yt (6.24)
6.21 Температурное удлинение центра тяжести i-той части бетонного сечения (рисунок
6.2)
(6.25)
и его температурная кривизна
(6.26)
где αbti, αbti+1 – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.6 в зависимости от температуры бетона более и менее нагретой грани i-той части сечения.
Ared = Σ Ared,i + A'sα + A'sα' (6.27)
Sred= Σ Ared,i·yi + As·a + A'sα'(h-a') (6.28)
Ired = Σ Ired,i + Σ Ared,i · ybi 2 + Is + Is' (6.29)
где:
Is = (yt – a)2Asα (6.30)
Is' = (h - yt – a')2As'α' (6.31)
Расстояние от центра тяжести приведенного железобетонного сечения до наименее нагретого или наиболее растянутого волокна определяют по формуле:
(6.32)
Температурные деформации для элементов без трещин в растянутой зоне
а) Сечение элемента приводится к более прочному бетону. Удлинение εtоси элемента и ее кривизну (1/r) определяют по формулам
(6.33) (6.34)где К = A's,red y'sε's + As,red ysεs ;
γt– коэффициент надежности по температуре, принимаемый по 4.10.
Удлинение εti оси i–той части бетонного сечения и ее кривизну (1/r)ti (см. рисунок 6.2)
рассчитывают по формулам
(6.35)(6.36)
Удлинение εs и ε's соответственно арматуры S и S' находят из формул
εs = αstts(6.37)
ε's = αstt's (6.38)
где αst – коэффициент, принимаемый по таблице 5.13 в зависимости от температуры нагрева арматуры Sи S'.
При расчете бетонного сечения в формулах (6.33) и (6.34) удлинение арматуры εs и ε's не учитывают.
б) При неравномерном нагреве бетона с прямолинейным распределением температуры по высоте сечения элемента (рисунок 6.3, а)удлинение оси элемента εt и ее кривизну (1/r)t допускается рассчитывать по формулам
(6.39)(6.40)
где:tb, tb1– температуры бетона менее и более нагретых граней сечения;
в) При остывании неравномерно нагретого бетона с прямолинейным распределением температуры по высоте сечения элемента от усадки бетона укорочение εсs оси элемента и ее кривизну (1/r) cs допускается рассчитывать по формулам
(6.41)(6.42)
где: αcsи αcs1-коэффициентылинейной температурной усадки бетона, принимаемые по таблице 5.7 в зависимости от температуры бетона менее и более нагретой грани сечения;
γt, tb и tb1 - следует принимать по указаниям (6.22).
а– бетонного и железобетонного элемента без трещин; б - железобетонного элемента с трещинами в растянутой зоне, расположенными у менее нагретой грани;в - то же, у более нагретой грани;г - железобетонного элемента с трещинами по всей высоте сечения; Ц.Т. - центр тяжести приведенного сечения.
Температурные деформации для элементов с трещинами в растянутой зоне
а) Для железобетонного элемента с трещинами в растянутой зоне, расположенной у менее нагретой грани сечения (рисунок 6.3, б), удлинение ε оси элемента и ее кривизну (1/r), рассчитывают по формулам
(6.43)(6.44)
εsm = αstmts (6.45)
αstm = αbt + (αst - αbt) ψs (6.46)
при μ = 0,3% ψs = 0,7;
при μ = 0,5% ψs = 0,8;
при μ = 0,8% ψs = 0,9;
при μ≥ 1,0% ψs = 1,0.
б) Для участков железобетонного элемента с трещинами в растянутой зоне бетона, расположенной у более нагретой грани сечения (рисунок 6.3, в), удлинение εt оси элемента определяют по формуле (6.43) и ее кривизну (1/r), - по формуле
(6.47)
(6.49)
где: ts и ts' – температуры арматуры соответственно Sи S';
tb– температура бетона сжатой грани сечения;
αstm, α'stm – коэффициенты, определяемые по формуле (6.46) для арматуры S и S';
γt - принимается по 4.10;
а'– толщина защитного слоя более нагретой грани.
г) При равномерном нагреве железобетонного элемента кривизну (1/r)t оси элемента допускается принимать равной нулю.
где: Ared,x, Dx – приведенные площадь и жесткость элемента в сечениях, определяемые по формулам (6.17) настоящего свода правил и (8.43) СП 63.13330.
D-жесткость сечения, определяемая по формуле (8.143) СП 63.13330.
с жестким раствором прочностью, равной прочности бетона - такие же, как в монолитном элементе;
с раствором пластичной консистенции, прочность которого в 3 раза меньше прочности бетона - следует уменьшить на 15% ;
с теплоизоляционным раствором – уменьшить на 30%.
Mош = Мо + 0,5Мt (6.53)
Внецентренно сжатые бетонные элементы
Изгибаемые бетонные элементы
7.11 Расчет по прочности сечений изгибаемых элементов производится по формулам (8.3)-(8.9) СП 63.13330.2012 с учетом указаний 7.7, 7.8 и 7.10.
где: величина продольного изгиба (прогиба) элемента от неравномерного воздействия температуры по высоте сечения элемента определяется по формуле
(7.2)
где: (1/r)t-кривизна продольной оси элемента от температуры, определяется по формулам (6.34), (6.40), (6.42), (6.44), (6.47), (6.49);
lо - расчетная длина элемента, определяется по указаниям СП 63.13330.2012 (пункт 8.1.17).
N = φt φ ( Rbtem Ared + ΣRcst As ) (7.3)
где: Ared – приведенная площадь прямоугольного сечения, определяемая по формуле (6.16);
ΣRcstAs –сумма произведений площадей продольной арматуры, устанавливаемой по каждой стороне сечения, на расчетные сопротивления арматуры сжатию, определяемые в зависимости от температур по формуле (5.16);
φ - коэффициент продольного изгиба, определяется по таблице 8.1 СП 63.13330;
φlо – расчетная длина элемента, определяется по СП 63.13330.2012 (пункт 8.1.17);
100ºС …………. φt=0,95,
200ºС …………. φt=0,90,
300ºС …………. φt= 0,85,
500ºС …………. φt=0,75,
700ºС …………. φt=0,65.
По диаграмме деформирования для каждого участка определяют напряжения в бетоне и в арматуре соответствующие предельной деформации бетона наименее нагретого участка.
Прочность сечения проверяется из уравнения равновесия.
7.19 Расчет железобетонных элементов с поперечной арматурой, работающих при воздействии повышенных и высоких температур, на действие поперечной силы должен
производиться из условия формулы (8.56) СП 63.13330.2012, обеспечивающего прочность по наклонной трещине по наиболее опасному наклонному сечению.№№ 1-3, 6, 7, 10-15, 19-21:
50°С - 200°С ........................ 2,0
800°С и выше ................... 5,0
№ 4, 5, 8, 9, 16-18, 23 и 29:
50°С -200°С ...................... 1,5
800°С и выше ................. 4,5
№№ 1, 3, 6, 7, 10-15, 19-21:
50°С -200°С....................... 1,5
800°С и выше ................... 3,3
№№ 4, 5, 8, 9, 16-18, 23 и 29:
50°С - 200°С ......................1,0
800°С и выше ..................2,2.
Кроме того, поперечная сила Qb, вычисленная по формуле (8.57) СП 63.13330.2012, должна приниматься не более 2,5Rbtγttbho и не менее φb3(1+φn)Rbtγttbho..
Коэффициент φb3 при средней температуре бетона сжатой зоны сечения устанавливают равным для бетонов составов (см. таблицу5.1):
№№ 1,3,6, 7, 10-15,19-21:
50°С -200°С....................... 0,6
800°С и выше .................. 1,3
№ 4, 5, 8, 9, 16-18, 23 и 29:
50°С -200°С....................... 0,4
800°С и выше ..................0,9.
Для температур в интервале от 200 до 800°С коэффициенты φb3 и φb4 принимаются по интерполяции.
7.21 Расчет на действие изгибающего момента должен производиться из условия (8.63) по формулам (8.64) и (8.65) СП 63.13330.2012, в которых расчетные сопротивления арматуры Rs и Rsw следует дополнительно умножать на коэффициент условий работы арматуры γst, принимаемый по таблице 5.13 в зависимости от наибольшей температуры продольной арматуры хомутов и отогнутых стержней.
7.23 Расчет на продавливание для плоских железобетонных элементов (плит), работающих в условиях повышенных и высоких температур, при действии на них (нормально к плоскости элемента) местных, концентрированно приложенных усилий - сосредоточенных силы и изгибающего момента должен производиться на основе положений СП 63-13330.2012 (пункты 8.1.46 – 8.1.52).
аcrc= аcrc1 (8.1)
- при непродолжительном раскрытии трещин
аcrc= аcrc,1+ аcrc,2 - аcrc,3 (8.2)
где: аcrc,1 – ширина раскрытия трещин от продолжительных постоянных и временных нагрузок при длительном нагреве;
аcrc,2 – ширина раскрытия трещин от продолжительного действия постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузок при кратковременном нагреве;
аcrc,3 – ширина раскрытия трещин от продолжительного действия постоянных и временных длительных нагрузок при кратковременном нагреве.
8.6 Изгибающий момент Mcrc при образовании трещин определяют по указаниям 8.9. Расчет железобетонных элементов по образованию трещин на усилия, вызванные только воздействием температуры, следует проводить при нагреве:
в элементах статически неопределимых конструкций, когда перепад температур по высоте сечения более 30ºС;
в статически определимых конструкциях, когда перепад температур по высоте сечения более 50ºС при криволинейном распределении температуры;
когда температура растянутой арматуры превышает 100°С в конструкциях из обычного бетона и 70°С - в конструкциях из жаростойкого бетона;
при остывании после нагрева, когда температура арматуры превышала 70°С в элементах статически неопределимых конструкций.
При совместном воздействии нагрузки и температуры трещина образуется от внешней нагрузки при более низких температурах.
Расчет по образованию трещин при температурах выше 200ºС для элементов с µ ≥ 0,4% можно не производить, так как эти элементы работают с трещинами в растянутой зоне.
1 - уровень центра тяжести приведенного поперечного сечения
8.9 Момент образования трещин без учета неупругих деформаций растянутого бетона Mcrc следует определять как для сплошного упругого тела по формуле
Mcrc= (Rbt,ser,t - σbt +σcs) W ± N ex (8.3)
В формуле (8.3) знак «плюс» принимают при сжимающей силе и знак «минус» - при растягивающей силе N.
Момент сопротивления приведенного сечения для крайнего растянутого волокна бетона W, определяют по формуле
(8.4)
(8.5)
В формуле (8.3) напряжения сжатия от расширения бетона на уровне растянутой арматуры при нагреве ζbt допускается определять по формуле
σbt= αbttbEbt , (8.6)
а напряжения растяжения от сокращения бетона на уровне растянутой арматуры при остывании σcs допускается определять по формуле
σcs= αcstbEbt (8.7)
(8.8)
Ncrc= Ared (Rbt,sert,t - σbt + σcs) (8.9)
где значения Ared,Rbt,sert,t, σbt, σcs принимают по указаниям 6.16, 5.16 и 8.9.
Расчет железобетонных элементов по образованию трещин при воздействии температуры и многократно повторяющейся нагрузки следует производить по СП 63.13330, при этом расчетное сопротивление бетона Rb.serследует дополнительно умножать на коэффициент условий работы бетона γb1t, принимаемый по таблице 5.9 в зависимости от температуры бетона на уровне растянутой арматуры. Максимальное нормальное растягивающее напряжение в бетоне, вызванное нагрузкой, должно суммироваться с растягивающим напряжением от воздействия температуры, определяемым по формуле (8.7).
Коэффициент φ1, учитывающий продолжительность действия нагрузки и температуры, принимается равным:
φ1 = 1,0 – при кратковременном действии нагрузки и температуры;
φ1 = 1,4 – при длительном действии нагрузки и температуры.
Ired= Ib+ Isαs1+I'sα's1 (8.10)
Значение Ib определяют по указаниям 8.23. Значения Is и I's рассчитывают по формулам (8.23) и (8.24) и yc – по формуле (8.29).
Значения коэффициентов приведения арматуры к бетону рассчитывают по формулам
для растянутой арматуры
(8.11)
для сжатой арматуры
(8.12)
Приведенный модуль деформации бетона Eb,red,t учитывающий неупругие деформации сжатого бетона, рассчитывают по формуле
(8.13)
Температурные деформации расширения при нагреве
εt= (αstm- αbt) ts (8.14)
и температурные деформации укорочения бетона при остывании после нагрева
εcs= αcsts (8.15)
где: αstm – определяют по формуле (6.46);
αbt , αcs– принимают соответственно по таблицам 5.6 и 5.7 соответственно в зависимости от температуры арматуры и длительности нагрева;
ts – температура бетона на уровне растянутой арматуры.
В этом случае при расчете ширины раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, в формулу (8.128) СП 63.13330.2012 вместо вводятся выражения:
при нагреве
(8.16)
при остывании после нагрева
(8.17)
где βs– коэффициент, принимаемый по таблице 5.14 в зависимости от температуры арматуры;
Значение σs не должно превышать величины для стержневой арматуры и 0,8Rs,serγst для проволочной арматуры. Коэффициент условий работы арматуры γst, принимается
по таблице 5.14 в зависимости от температуры арматуры. При внецентренном растяжении, для случая е0< 0,8h0 возможно появление трещин на всю высоту сечения.деформацией изгиба fm, который определяется по указаниям 8.17;
деформацией от воздействия температуры ft, который определяется по указаниям 8.20.
Прогиб ft допускается не учитывать, если он приводит к уменьшению полного прогиба элемента.
При действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок и кратковременного и длительного нагрева прогиб балок или плит во всех случаях не должен превышать 1/150 пролета и 1/75 вылета консоли.
8.17 Прогиб железобетонных элементов, обусловленный деформацией изгиба, определяют по формуле
(8.18)
Где - изгибающий момент в сечении х от действия единичной силы, приложенной по направлению искомого перемещения элемента в сечении х по длине пролета l, для которого определяют прогиб;
(1/r)x - полная кривизна элемента в сечении х от внешней нагрузки, при которой определяют прогиб.
где: - кривизна элемента, соответственно на левой и правой опорах;
- кривизны элемента в сечении i слева и справа от оси симметрии (середины пролета);
- кривизна элемента в середине пролета;
n– четное число равных участков, на которые разделяют пролет, принимаемое не менее 6; l– пролет элемента.
В формулах (8.18) и (8.19) кривизны ( 1/r ) определяют при действии нагрузки по указаниям 8.21-8.26 соответственно для участков без трещин и с трещинами. Знак (1/r ) принимают в соответствии с эпюрой кривизны.
(8.20)
где: - полная кривизна в сечении с наибольшим изгибающим моментом от нагрузки и температуры, при которой определяют прогиб.
8.20 Прогиб ft, обусловленный деформациями от неравномерного нагрева бетона по высоте сечения элемента, определяется по формуле
(8.21)
где: - кривизна элемента в сечении х от воздействия температуры с учетом наличия в данном сечении трещин, вызванных усилиями от действия нагрузки или температуры, определяется согласно указаниям 6.23, 6.24;
M x - по указаниям 8.17.
(8.22)
Где - кривизна от воздействия температуры, определяется по указаниям 6.22-6.24;
В формуле (8.143) СП 63.13330.2012 модуль деформации бетонаEb1 , определяемый в зависимости от продолжительности действия нагрузки и температуры.
при температурах нагрева до 400ºС - по формуле (6.15);
при более высокой температуре – по указаниям 6.17-6.21.
Is= As (h0-yc)2 (8.23)
I's= A's (yc-a')2, (8.24)
Коэффициент приведения растянутой арматуры к бетону
(8.25)
коэффициент приведения сжатой арматуры к бетону
(8.26)
где: Est и E'st – модули упругости растянутой и сжатой арматуры определяют по формуле (5.19) в зависимости от температуры растянутой и сжатой арматуры.
Допускается момент инерции Ired определять без учета арматуры согласно указаниям 6.16, 6.20 и 6.21.
Значения модуля деформации бетона Eb1 в формуле (8.143) СП 63.13330.2012, формулах (8.25) и (8.26) настоящего свода правил принимают равными:
Eb1= φbEb (8.27)
где: φb – коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона и принимается для бетона составов (таблица 5.1):
№ 1-3, 6, 7, 10, 11, 19-21 …….…0,85
№ 4, 5, 8, 9, 23, 24 ……………...0,80
№ 12-18, 29, 30 ………………..…0,70;
Eb1 = Ebη (8.28)
где: Ebτ - начальный модуль деформаций бетона, определяемый по формуле (5.6) в зависимости от температуры бетона в центре тяжести приведенного сечения.
Расстояние от наиболее сжатого волокна бетона до центра тяжести приведенного поперечного сечения элемента определяют по формуле
(8.29)
где: Sc,red – статический момент приведенного сечения элемента относительно наиболее сжатого волокна бетона, равный
Sc,red = Sc + Sscα + S'scα' (8.30)
Ared - площадь приведенного поперечного сечения элемента, определяется по формуле (6.27),
а ее статический момент относительно наиболее сжатого волокна бетона определяется по формуле
Sc= Ared0,5h (8.31)
Ssc= As h0 (8.32)
S'sc= A's α' (8.33)
1 - центр тяжести приведенного сечения
Значения коэффициента приведения сжатой арматуры к бетону αs1 определяют по формуле (8.12) и коэффициент приведения растянутой арматуры к бетону αs2 по формуле
(8.34)
Приведенный модуль деформации сжатого бетона Eb,red,t определяют по формуле (8.13). Приведенный модуль деформации растянутой арматуры Es,red,t рассчитывают с учетом влияния растянутого бетона между трещинами по формуле
(8.35)
где: Est– определяют по формуле (5.19).
В формуле (8.148) СП 63.13330 момент инерции площади сечения сжатой зоны бетона Ib определяют:
а) при действии только изгибающего момента М
(8.36)
б) при действии изгибающего момента M и продольной силы N (сжимающей или растягивающей)
(8.38)
8.25 Для изгибаемых элементов прямоугольного, таврового и двутаврового сечений кривизну на участках с трещинами в растянутой зоне допускается определять по формуле
(8.40)
где: коэффициенты φ1 принимают по таблице 8.1, φ2 - по таблице 8.2.
Т а б л и ц а 8.1
μf
|
Коэффициенты φ1 при значениях μαs1, равных | |||||||||||
≤ 0,07 |
0,10 |
0,15 |
0,20 | 0,30 |
0,40 |
0,50 |
0,60 |
0,70 |
0,80 |
0,90 |
1,00 |
|
0,0 |
0,60 |
0,55 |
0,49 |
0,45 | 0,38 |
0,34 |
0,30 |
0,27 |
0,25 |
0,23 |
0,22 |
0,20 |
0,2 |
0,69 |
0,65 |
0,59 |
0,55 | 0,48 |
0,43 |
0,39 |
0,36 |
0,33 |
0,31 |
0,29 |
0,27 |
0,4 |
0,73 |
0,69 |
0,65 |
0,61 | 0,55 |
0,50 |
0,46 |
0,42 |
0,40 |
0,37 |
0,35 |
0,33 |
0,6 |
0,75 |
0,72 |
0,68 |
0,65 | 0,59 |
0,55 |
0,51 |
0,47 |
0,45 |
0,42 |
0,40 |
0,38 |
0,8 |
0,76 |
0,74 |
0,71 |
0,69 | 0,62 |
0,58 |
0,54 |
0,51 |
0,48 |
0,46 |
0,44 |
0,42 |
1,0 |
0,77 |
0,75 |
0,72 |
0,70 | 0,65 |
0,61 |
0,57 |
0,54 |
0,52 |
0,49 |
0,47 |
0,45 |
Т а б л и ц а8.2
Жесткость изгибаемых элементов с трещинами в растянутой зоне допускается рассчитывать по формуле
(8.41)
(8.42)
где: Sred – определяют по формуле (8.30) и Eb,red,t – по формуле (8.13).
Т а б л и ц а 9.1
Элементы | Предельная гибкость внецентренно сжатых элементовпри температуре бетона в центре тяжести сечения, ºС | |||||
20 |
50-100 |
300 | 500 |
700 |
900 |
|
Бетонные | 90 |
80 |
60 | 50 |
45 |
35 |
Железобетонные | 200 |
145 |
90 | 55 |
- |
- |
П р и м е ч а н и я1 Для железобетонных элементов с односторонним армированием предельные гибкости принимаются как для бетонных элементов.2. Для промежуточных значений температур значение предельной гибкости принимается по интерполяции. |
для поперечной, распределительной и конструктивной арматуры.
до 200оС ................. на 5 мм
свыше 200оС .......... на 10 мм.
от 50 до 100ºС включительно ………… 1,5 d;
от 100 до 300ºС включительно ……….. 2,0 d;
от 300ºС включительно ……………….. 2,5 d.
для стержневой арматуры классов А400 и А-600, а также для арматурных канатов - 2d,
для стержневой арматуры классов А-800 и А-1000 - 3d,
а при более высокой температуре ее следует увеличивать на 0,5 диаметра анкеруемой арматуры.
Диаметр рабочей продольной арматуры не должен превышать при температуре арматуры:
от 50 до 100оС включительно ………………………..............28 мм
от 100 до 200оС .......................................................................... 25 мм
от 200до300оС..........................................................................20 мм
от 300 до 400оС..........................................................................16 мм
от 400оС ......................................................................................12 мм.
(9.1)
Rst– расчетное сопротивление арматуры растяжению, определяемое по формуле (5.15), принимая γst по таблице 5.13 для температуры арматуры в зоне анкеровки;
Rbond– расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле
Rbond= η1η2Rbtt (9.2)
α= 1,0 – для растянутых стержней;
α= 0,75 – для сжатых стержней периодического профиля с прямыми концами или гладкой арматуры с крюками.
9.18 Усилие Ns, воспринимаемое анкеруемым стержнем арматуры, рассчитывают по формуле
(9.3)
где: lan – длина анкеровки, определяемая по указаниям СП 63.13330-2013 (пункт 10.3.26);
ls – расстояние от конца анкеруемого стержня до рассматриваемого поперечного сечения элемента, принимаемое в качестве длины анкеровки, требуемой для передачи усилия Ns в арматуре на бетон;
Rst– расчетное сопротивление арматуры растяжению, определяемое по формуле (5.15), принимая γst по таблице 5.14 для температуры арматуры в зоне анкеровки;
As – площадь поперечного сечения анкеруемого стержня.
Распределительную и сжатую арматуру допускается стыковать в одном сечении.
Рисунок 9.1 - Стыки элементов сборных конструкций из жаростойкого бетона
а– нахлесточное соединение с металлической накладкой из листовой стали; б – стыковое соединение по ГОСТ 19292; в - стыковое соединение по ГОСТ14098; г - нахлесточное соединение
Рисунок 9.2 – Соединения арматуры в стыках элементов сборных конструкций из жаростойкого бетона
1 – арматура; 2 – косынка; 3 – стыковая накладка; 4 – сварка; 5 – анкер арматуры; 6 – анкер косынки; 7 – анкерующая пластинка
Рисунок 9.3 – Деталь стыка арматуры четырех панелей из жаростойкого железобетона
Т а б л и ц а 9.2
Тип конструкций |
Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами, м,
допускаемые без расчета для конструкций, находящихся
|
||
внутри отапливаемых
зданий или в грунте
|
внутри неотапливаемых
зданий
|
на наружном
воздухе
|
|
1. Бетонные: | |||
а) сборные | 40 |
35 |
30 |
б) монолитные при конструктивном армировании | |||
30 |
25 |
20 |
|
в) монолитные без конструктивного армирования | 20 |
15 |
10 |
2. Железобетонные: | |||
а) сборные и сборно-каркасные одноэтажные | 72 |
60 |
48 |
б) сборные и сборно-каркасные многоэтажные | 60 |
50 |
40 |
в) сборно-блочные, сборно- панельные | 55 | 45 | 35 |
г) сборно-монолитные и монолитные каркасные | 50 |
40 |
30 |
д) сборно-монолитные и монолитные сплошные | 40 |
30 |
25 |
П р и м е ч а н и я 1. Для железобетонных конструкций (поз. 2), расчетная температура внутри которых не превышает 50ºС, расстояния между температурно-усадочными швами при расчетной зимней температуре наружного воздуха минус 30, 20, 10 и 1ºС увеличивают соответственно на 10, 20, 40 и 60% и при влажности наружного воздуха в наиболее жаркий месяц года ниже 40, 20 и 10% уменьшают соответственно на 20, 40 и 60 %.
Для железобетонных каркасных зданий (поз. 2, а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами увеличивают при высоте колонн 5 м – на 20 %, 7 м – на 60% и 9 м – на 100%. Высоту колонн определяют: для одноэтажных зданий – от верха фундамента до низа подкрановых балок, а при их отсутствии – до низа ферм или балок покрытия; для многоэтажных зданий – от верха фундамента до низа балок первого этажа.
3. Для железобетонных каркасных зданий (поз. 2, а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами определены при отсутствии связей либо при расположении связей в середине температурного блока. Расстояния между температурно-усадочными швами в сооружениях и тепловых агрегатах с расчетной температурой внутри объемов 70, 120, 300, 500 и 1000ºС уменьшают соответственно на 20, 40, 60, 70 и 90%.
|
9.25 Ширина температурно-усадочного шва b в зависимости от расстояния между швами l должна определяться по формуле
b = εtl (9.4)
В печах, где требуется герметичность рабочего пространства, с наружной поверхности в температурно-усадочном шве должен предусматриваться компенсатор (рисунок 9.4, в).
а - шов, заполненный шнуровым асбестом; б - то же, с бетонным бруском; в - то же, с металлическим компенсатором; 1 - шнуровой асбест, смоченный в глиняном растворе; 2 - бетонный брусок; 3 - компенсатор; 4 - стальной стержень диаметром 6 мм.
а- компенсационные; б - усадочные; 1 - компенсационный шов шириной 2-÷5 мм; 2 - усадочный шов глубиной 0,1hf и шириной 2-3 мм
1 - тяжелый жаростойкий бетон; 2 - теплоизоляционный слой из легкого жаростойкого бетона; 3 - сетка из жаростойкой стали диаметром 4 мм; 4 - продольная рабочая арматура
Для ненесущих облегченных ограждающих конструкций тепловых агрегатов следует предусматривать легкие жаростойкие бетоны и эффективные теплоизоляционные материалы.
В панелях с окаймляющим арматурным каркасом сварной каркас следует располагать по периметру панели у менее нагретой стороны (рисунок 9.7, в).
Крепление панелей к каркасу должно осуществляться на болтах или на сварке так, чтобы панели могли свободно перемещаться при нагреве.
а - двухслойная панель на металлическом листе; б - панель с окаймляющим каркасом из тяжелого жаростойкого бетона; в - панель с окаймляющим арматурным каркасом; г - панель на
Рисунок 9.7 -Конструкции панелей из легкого жаростойкого бетона
Пространственные анкеры устанавливают в швах плитной и минераловатной изоляции. Расстояние между анкерами принимают в пределах 0,7-1,0 м, а расстояние от краев панели до центра пространственного анкера принимают кратным размеру плит теплоизоляции и равным половине расстояния между анкерами. Плита из жаростойкого бетона, закрепленная с помощью анкеров, от действия собственного веса в горизонтальном положении панели будет работать как двухконсольная система с максимальными растягивающими усилиями в сечениях под пространственными анкерами, где имеются местные арматурные сетки, включенные в пространственный анкер для увеличения площади анкеровки.
Рисунок 9.8 - Пространственный анкер в многослойной конструкции панели железобетонной несущей плитой
1- пространственный анкер; 2 - железобетонная несущая плита; 3 - минераловатная изоляция; 4 - плитная изоляция; 5 - арматурная сетка; 6 - футеровочная плита из жаростойкого бетона
9.33 Купола и своды должны иметь стрелу подъема не менее 1/12 пролета в свету.
1 - кожух;2 - сетка из проволоки диаметром до 6 мм, приваренная к кожуху;3 - компенсационный шов толщиной 20—40 мм, заполненный легко деформируемым материалом;4 - бетонный купол; 5 - пята купола; 6 - шов бетонирования
1 - купол;2 - пята купола;3 - опорное кольцо;4 - шов бетонирования;5 - кожух;6 - теплоизоляционная прослойка толщиной 20-40 мм;7 - рабочая арматура опорного кольца;8 - компенсационный шов шириной 20-40 мм, заполненный легко деформируемым материалом; 9 – рабочая арматура купола;10 - хомут из проволоки диаметром 6 мм;11 - сетка из проволоки диаметром 3-6 мм
Рисунок 9.10 - Конструкция железобетонного купола покрытия с плоской верхней поверхностью из жаростойкого бетона для круглого теплового агрегата
9.35 Основания фундаментов, боровов и других сооружений, расположенных под землей и подвергающихся нагреву, должны находиться выше уровня грунтовых вод. При наличии воды в основании этих сооружений, следует предусматривать их гидроизоляцию, либо железобетонные конструкции, находящиеся под землей, выполнять из обычного бетона с повышенной маркой по водонепроницаемости не менее W12.
Т а б л и ц а 9.3
Предельно
допустимая
температура
применения
|
Марки сталей | ||
Российского производства |
Евросоюз | США |
|
1 |
2 | 3 | 4 |
не более 375оС | Ст.3 |
- | - |
не более 425оС | Ст.09Г2С |
- | - |
не более 475оС | Ст.12Х13 |
1.4006 | 403 |
1.4021 | 410 |
||
не более 700оС | Ст.12Х18Н10Т, |
1.4541 | 321 |
Ст.08Х18Н10Т |
1.4878 | 321Н |
|
не более 900оС | Ст.20Х23Н18 |
1.4843 | 310 |
1.4845 | 310S |
||
X8CrNi25-21 |
314 |
||
не более 1200оС | Ст.ХН32Т |
X10NiCrAlTi32-20 |
N08825 |
свыше 1200оС |
Только керамические
анкера
|
Только
керамические анкера
|
Только
керамические
анкера
|
При проектировании анкерных систем для крепления жаростойких бетонов (футеровок) следует учитывать следующие показатели:
а, б, в, г - анкеры для однослойного бетона, д, е, ж, з – анкеры для многослойного бетона
Рисунок 9.11- Образцы форм металлических анкеров для крепления жаростойких футеровок к металлическим кожухам тепловых агрегатов
Рисунок 9.12 - Фрагмент футеровкицилиндрической трубчатой печи панелей из легкого жаростойкого бетона, формуемой на металлическом основании
- средняя плотность 1800-2000 кг/м3;
- предел прочности на изгиб/сжатие, МПа, в возрасте:
1 сутки - 2,0/17,0
7 суток - 4,0/40,0
28 суток - 6,0/55,0
- марка по водонепроницаемости W20; - марка по морозостойкости F200;
- сульфатостойкость с содержанием сульфатов в пересчете на ионы SО4 до 5000 мг/л; - газопроницаемость 0,0238- 0,0509 см3/с.
9.39 В рабочих чертежах конструкций или в пояснительной записке к проекту должны быть указаны:
Наименование теплового
агрегата
|
Элементы из жаростойкого
бетона
|
Температура
рабочего
пространства
печи, ◦С
|
Рекомендуемый
номер состава
бетона по таблице
5.1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
В черной металлургии | |||
Доменная печь | Фурменные приборы | 1300 |
16, 19 |
Шахта, пень лещади | 1200 |
11 |
|
Газоотводы и наклонныйгазопровод | 800 |
23,24 |
|
Пылеуловитель | 800 |
23, 24 |
|
Вагранки для плавки чугуна | Стены колосника иплавильного пояса | 1300 |
19 |
Воздухонагреватели доменнойпечи | Стены (нижняя часть),днище | 1200 |
11 |
Борова | 800 |
23, 24 |
|
Обжиговые машиныагломерационного производства | Нижний коллектор игазоотводы | 800 |
23, 24 |
Верхний коллектор | 800 |
23, 24 |
|
Нагревательные колодцы | Стенды рабочих ячеек, под,крышка | 1300 |
19, 21 |
Методически нагревательныепечи | Изоляция глиссажных труб истены на высоту 1 м | 1200 |
19 |
Ямные печи для замедленногоохлаждения | Стены | 800 |
23, 24 |
Коксовые батареи | Фундаменты и борова | 600 |
23, 24 |
В цветной металлургии | |||
Графитовые печи | Стены | 1200 |
11 |
Печи кипящего слоя | Своды и решетка | 1100 |
11, 15 |
Алюминиевые и магниевыеэлектролизеры | Днища | 1000 |
10, 11 |
Электролизеры сверхчистогоалюминия | Днища | 1000 |
10, 11 |
Термические, нагревательные,обжиговые печи | Стены, свод и под | 1200 |
11, 19 |
Пылевые камеры | Стены и покрытие | 800 |
15 |
Печи для плавления люмаалюминия | Стены и свод | 1000 |
15 |
Надземные и подземныегазоходы | Днище, стены и свод | 1100 |
11, 15 |
Фосфорные электропечи | Свод | 1100 |
15 |
Ферросплавные печи | Днище, стены | 1000 |
10, 11 |
Камерные печи | Свод, стены, под | 1200 |
19 |
Электролитические ванныцветной металлургии | Стены | 1000 |
10, 11 |
В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности | |||
Трубчатые печи | Стены камеры радиации | 1000 |
33-37 |
Своды камеры конвекции | 1000 |
23-26 |
|
Вертикально-секционные печи | Стены камеры радиации | 900 |
33-37 |
Трубчатые печи беспламенногогорения типа Б | Фундаменты, стены, свод,под, перевальные стенки | 800 |
10, 11 |
Трубчатые печи беспламенногогорения типа 3Р | Стены, свод, под | 850-1100 |
23-26, 33-37 |
Трубчатые печи беспламенногогорения типа 3Д | То же | 900-1100 |
23-26, 33-37 |
Трубчатые печи настильноготипа В | Стены, свод, под | 800 |
22 |
Вертикально-факельные печитипа ГС | Стены камер конвекции ирадиации, свод, подоваячасть | 900 |
23-26, 33-37 |
Объемно-настильные печи сразделительной стенкой типа ГН | То же | 900-1000 |
23-26, 33-37 |
Цилиндрические, факельные,типа ЦС | Стены камер конвекции ирадиации, свод, подоваячасть | 800-1100 |
23-37 |
Цилиндрические печи типа ЦДнестильные сдифференцированным подводомвоздуха | То же | 800-1100 |
23-37 |
Каталитического риформинга игидроочистки типа Рмногокамерные | Стены, свод, подовая часть | 1250 |
19-21 |
Надземные газоходы трубчатыхпечей | Все элементы | 600 |
22-32 |
Подземные газоходы трубчатыхпечей | То же | 800 |
10, 11 |
В промышленности строительных материалов | |||
Тоннельные печи для обжигаобыкновенного глиняногокирпича | Стены и своды зон прогреваи охлаждения | 800 |
10-11 |
Стены и свод зоны обжига | 1100 |
19 |
|
Вращающие печи для обжигацемента | Зона цепной завесы иоткатная головка | 1000 |
10,11 |
Кольцевые печи для обжигакирпича | Покрытие, стены, под | 1000 |
10,11 |
В различных отраслях промышленности | |||
Борова и газоходы длятемператур 350°С | Стены, свод | 350 |
2-4 |
Борова и газоходы длятемператур 800°С | То же | 800 |
6-9 |
Паровые котлы, экономайзеры,котлы утилизаторы | Футеровка стен | 800 |
10, 11 |
Фундаменты тепловых агрегатов | Элементы, нагревающиесядо температуры выше200°С, но не более 800°С | 800 |
6-9 |
Полы горячих цехов | - | - |
7, |
Колпаковые печи для обжигаметалла | - | 800 |
10, 11 |
Обжиговые печи электроднойпромышленности | - | 1400 |
20, 21 |
Сушильные печи | Покрытие, стены, под | 1000 |
10, 11 |
Котлы различного назначения | Футеровка экранированныхстен | 800 |
23-37 |
Нагревательные, прокатные,кузнечные и конвейерные печи | Стены, под, глиссажные иопорные трубы | 1200 |
19, 21 |
Печи для обжига сернистыхматериалов | Стены, свод, под | 1000 |
15-18 |
Печи для обжига санитарно-технического оборудования | Свод | 1100 |
19 |
Усилия от воздействия нагрузки и температуры в поперечном сечении элемента | ||||
Мtot и Ntot | - изгибающий момент и продольная сила от совместного действия усилий,вызванных температурой и нагрузкой; | |||
М и Мt | - изгибающий момент соответственно от воздействия внешней нагрузки итемпературы; | |||
N и Nt | - продольная сила соответственно от воздействия нагрузки и температуры; | |||
Q и Qt | - поперечная сила соответственно от воздействия нагрузки и температуры. | |||
Характеристики материалов при воздействии температуры | ||||
Rb,tem = RbγbtRbtt = Rbtγtt | - расчетное сопротивление бетона сжатию и растяжению для предельныхсостояний первой группы; | |||
Rb,ser,t и Rbt,ser,t | - расчетные сопротивления бетона сжатию и растяжению для предельныхсостояний второй группы; | |||
Rst = Rsγstи Rs,ser,t |
- расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельныхсостояний соответственно для первой и второй групп; | |||
Rb,los | - расчетное сопротивление бетона смятию; | |||
Rswt | - расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для предельных состояний первой группы при расчете сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие поперечной силы; | |||
Rsct | - расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состоянийпервой группы; | |||
Еb | - начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении; | |||
Еbt | - модуль упругости бетона при воздействии температуры; | |||
Еb,τ | - модуль деформации бетона; | |||
Еs | - модуль упругости арматуры при нормальной температуре; | |||
Еst | - модуль упругости арматуры при воздействии температуры; | |||
βb и βs | - коэффициенты, учитывающие снижение модуля упругости бетона и арматуры при воздействии температуры; | |||
σs и σb | - напряжения в растянутой арматуре и в сжатой зоне бетона в сечении стрещиной; | |||
σst, σbtt и σb,tem | - напряжения в растянутой арматуре, в растянутом и сжатом бетоне всечении с трещиной от воздействия температуры; | |||
σs, σbt и σb | - то же, от нагрузки; | |||
αtt,αcs, αbt | - коэффициент линейного температурного расширения, температурнойусадки и температурной деформации бетона; | |||
αst | - коэффициент линейного температурного расширения арматуры; | |||
αstm | - коэффициент температурного расширения растянутой арматуры вбетоне с учетом влияния работы между трещинами. | |||
Характеристики положения продольной арматуры в поперечном сечении элемента | ||||
- обозначение продольной арматуры: | ||||
а) при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зонсечения, расположенной в растянутой зоне; | ||||
б) при полностью сжатом от действия внешней нагрузки сечения,расположенной у менее сжатой грани сечения; | ||||
в) при полностью растянутом от действия внешней нагрузки сечения длявнецентренно растянутых элементов, расположенной у более растянутойграни сечения, для центрально растянутых элементов - всей в поперечномсечении элемента; | ||||
S' |
- обозначение продольной арматуры: | |||
а) при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зонсечения, расположенной в сжатой зоне; | ||||
б) при полностью сжатом от действия внешней нагрузки сечения,расположенной у более сжатой грани сечения; | ||||
в) при полностью растянутом от действия внешней нагрузки в сечениивнецентренно растянутых элементов, расположенной у менее растянутойграни сечения; | ||||
- кривизны осей элементов от воздействия температуры при нагреве иостывании; | ||||
b |
-ширина прямоугольного сечения,ширина ребра таврового и двутаврового сечений; | |||
bf и b’f | - ширина полки таврового или двутаврового сечения соответственно врастянутой и сжатой зоне; | |||
h |
- высота прямоугольного, таврового или двутаврового сечения; | |||
а и а'
|
- расстояния от равнодействующей усилий соответственно в арматуре S и S' до ближайшей грани сечения; | |||
hо и h'о | - рабочие высоты сечения, равные соответственно h - а и | h - а';|||
hf и h’f | - высоты полки таврового или двутаврового сечения соответственно врастянутой и сжатой зоне; | |||
еоp
|
- эксцентриситет усилия предварительного обжатия Р относительноцентра тяжести приведенного сечения; | |||
е0
|
- эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжестиприведенного сечения; | |||
еs
|
- расстояние от точки приложения продольной силы N до центра тяжестиплощади сечения арматуры S; | |||
l |
- пролет элемента; | |||
l0
|
- расчетная длина элемента, подвергающаяся действию сжимающейпродольной силы; | |||
i |
- радиус инерции поперечного сечения ‘лемента относительно центратяжести сечения; | |||
d |
- номинальный диаметр стержней арматурной стали; | |||
А |
- площадь всего бетона в поперечном сечении; | |||
Аb
|
- площадь сечения сжатой зоны бетона; | |||
Аbt
|
- площадь сечения растянутой зоны бетона; | |||
Аred
|
- площадь приведенного сечения элемента; | |||
Аloc
|
- площадь смятия бетона; | |||
е и е'
|
- расстояние от точки приложения продольной силы N доравнодействующей усилий соответственно в арматуре S и S'; | |||
Аs А's | - площади сечения ненапрягаемой арматуры соответственно S и S'; | |||
- площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной кпродольной оси элемента плоскости, пересекающих наклонное сечение; | ||||
х |
- высота сжатой зоны бетона; | |||
ξ |
- относительная высота сжатой зоны бетона равна х/h0; | |||
μ |
- коэффициент армирования, определяемый как отношение площадисечения арматуры S к площади поперечного сечения элемента bh0 безучета сжатых и растянутых полок; | |||
Sbo S'bo | - статические моменты площадей сечений соответственно сжатой ирастянутой зоны бетона относительно нулевой линии; | |||
Sso S'so | - статические моменты площадей сечения соответственно арматуры S и S'относительно нулевой линии; | |||
I |
- момент инерции сечения бетона относительно центра тяжести сеченияэлемента, вычисляемый без учета температуры как для ненагретогобетона; | |||
Ired |
- момент инерции приведенного сечения элемента относительно егоцентра тяжести; | |||
Is |
- момент инерции площади сечения арматуры относительно центратяжести сечения элемента; | |||
Ib0 |
- момент инерции площади сечения сжатой зоны бетона относительнонулевой линии; | |||
Iso I'so | - момент инерции площадей сечения соответственно арматуры S и S'относительно нулевой линии; | |||
у |
- расстояние от центра тяжести приведенного сечения до растянутой грани, до волокна бетона, в котором определяется напряжение и до менее нагретой грани; | |||
ys у's | - расстояние от центра тяжести приведенного сечения элемента доравнодействующей усилий в арматуре S и S'; | |||
ft, εt и εcs
|
- расчетные величины прогиба, удлинения и укорочения элемента отвоздействия температуры; | |||
acrc |
- средняя расчетная величина раскрытия трещин; | |||
s |
- расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента; | |||
tb
|
- температура бетона; | |||
tbm |
- средняя температура бетона; | |||
ts t's | - температуры арматуры S и S'; | |||
ti
|
- температура среды со стороны источника тепла; | |||
tе
|
- температура воздуха с наружной стороны элемента; | |||
tbw |
- температура бетона в центре тяжести приведенного сечения; | |||
tbc |
- средняя температура бетона сжатой зоны сечения. |
[1] Федеральный закон от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании»
[2] Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений»
[3] Технология изготовления жаростойких бетонов. Справочное пособие