Дополнительные указания по расчету предварительно напряженных конструкций

4.17 Расчет предварительно напряженных конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, должен производиться в соответствии с требованиями свода правил [2] и с учетом дополнительных указаний 4.18 - 4.23.

4.18 Температура нагрева предварительно напряженной арматуры не должна превышать предельно допустимой температуры ее применения, указанной в таблице 5.10.

4.19 Сжимающие напряжения в бетоне в стадии предварительного обжатия в долях передаточной прочности бетона не должны превышать при температуре нагрева предварительно напряженной арматуры:

50°С	0,70 ,
100°С	0,60 ,
150°С	0,50 .

В случае необходимости значения сжимающих напряжений в бетоне могут быть повышены при обеспечении надежной работы конструкции от воздействия предварительного напряжения, нагрузки и температурных усилий.

4.20 Полные потери предварительного напряжения арматуры, учитываемые при расчете конструкций, работающих в условиях воздействия температуры выше 50°С, определяются как сумма потерь:

основных - при нормальной температуре;

дополнительных - от воздействия температуры выше 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 требованиям [2]. Потери от усадки жаростойкого бетона следует принимать на 10 МПа больше указанных в [2].

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 4.1.

Фактор, вызывающий дополнительные потери предварительного напряжения в арматуре при ее нагреве	Величина дополнительных потерь предварительного напряжения, МПа
Усадка бетона обычного состава N 1 и жаростойких бетонов составов N 2, 3, 6, 7, 10, 11 по таблице 5.1 при нагреве:
кратковременном	40
длительном постоянном	80
длительном циклическом	60
Ползучесть бетона обычного состава N 1 и жаростойких бетонов составов N 2, 3, 6, 7, 10 и 11 по таблице 5.1:
естественной влажности при нагреве:
кратковременном	10
длительном постоянном	15
длительном циклическом	18
сухого при нагреве:
кратковременном	4
длительном постоянном	6
длительном циклическом	8
Релаксация напряжений арматуры:
проволочной классов , К1400, К1500	0,0012
стержневой классов А 600, А 800, А 1000	0,001
Разность деформаций бетона и арматуры от воздействия температуры
Обозначения, принятые в таблице 4.1: - разность между температурой арматуры при эксплуатации, определяемой теплотехническим расчетом и температурой арматуры при натяжении, которую допускается принимать равной 20°С; - коэффициент, принимаемый по таблице 5.7 в зависимости от температуры бетона на уровне напрягаемой арматуры и длительности нагрева; - модуль упругости арматуры, принимаемый по таблице 5.14; и - коэффициенты, принимаемые по таблице 5.13 в зависимости от температуры арматуры.Примечания1 Потери предварительного напряжения от релаксации напряжений арматуры принимают для кратковременного и длительного нагрева одинаковыми и учитываются при температуре арматуры выше 40°С.2 Потери предварительного напряжения арматуры от разности деформаций бетона и арматуры учитывают в элементах, выполненных из обычного бетона при нагреве арматуры выше 100°С и в элементах их жаростойкого бетона при нагреве арматуры выше 70°С.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.Потери от ползучести бетона при натяжении в двухосном направлении следует уменьшить на 15%.

4.21 Установившиеся напряжения в бетоне на уровне центра тяжести приведенного сечения наиболее обжимаемой зоны после проявления всех основных потерь определяют по формуле

где М - момент от собственного веса элемента;

Р - усилие предварительного обжатия;

- эксцентриситет усилия Р относительно центра тяжести приведенного сечения;

- расстояние от точки приложения усилия Р до центра тяжести сечения.

Геометрические характеристики приведенного сечения предварительно напряженного железобетонного элемента ( , , ) определяют по требованиям 6.16 - 6.21 с учетом продольной предварительно напряженной арматуры S и и влияния температуры на снижение модулей упругости арматуры и бетона.

4.22 Усилия от воздействия температуры в статически неопределимых предварительно напряженных конструкциях находят по указаниям 6.28 и 6.37.

При определении усилий от воздействия температуры жесткость элемента вычисляют по указаниям 8.28.

4.23 При определении общего прогиба предварительно напряженного железобетонного элемента необходимо учитывать прогиб, вызванный неравномерным нагревом бетона по высоте сечения элемента, по указаниям 8.24.

4.24 В элементах из бетона класса В30 и выше, имеющих преднапряжение , при нагреве арматуры остаток предварительного напряжения в арматуре можно ориентровочно определять по следующим формулам:

для стержневой класса А600

класса А800

класса А1000

проволочной класса , К1400, К1500

где - остаток предварительного напряжения в арматуре, % исходного значения при изготовлении;

- температура арматуры при нагреве, °С.

Из формул (4.2) - (4.5) следует, что во время нагрева происходит полная потеря предварительного напряжения в стержневой арматуре класса А600 при ее нагреве свыше 210°С, класса А800 - свыше 220°С, класса А1000 - свыше 350°С и в проволочной класса , , К1400, К1500 - свыше 330°С.

4.25 Потери предварительного напряжения в арматуре, возникшие при нагреве, после остывания не восстанавливаются.

5 Материалы для бетонных и железобетонных конструкций

Бетон

Показатели качества бетона и их применение при проектировании

5.1 Для бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур, следует предусматривать:

обычный бетон - конструкционный тяжелый бетон средней плотности от 2200 до 2500 включительно по ГОСТ 25192;

жаростойкий бетон конструкционный и теплоизоляционный плотной структуры средней плотности 900 и более по ГОСТ 20910, составы которых приведены в таблице 5.1.

N составов бетонов	Класс бетона по предельно допустимой температуре применения	Исходные материалы				Наибольший класс бетона по прочности на сжатие		Средняя плотность бетона естественной влажности,
		вяжущее	отвердитель	тонкомолотая добавка	заполнители
Обычный бетон
1	-	Портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, шлакопортландцемент	Не применяется	Не применяется	Гранитовые, доломитовые, плотные известняковые, сиенитовые, плотные пески		В50		2200-2500
1а	-	То же	То же	Микронаполнители (до 11%)	То же		В60		2200-2500
Жаростойкие бетоны
2	3	То же	То же	То же	Андезитовые, базальтовые, диабазовые, диоритовые		В40		2400
3	3	"	"	"	Из доменных отвальных шлаков		В40		2400
4	9	"	"	Из золы-уноса	Аглопоритовые, из боя глиняного кирпича		В15 В15		1800 1900
5	8	"	"	Из литого шлака, золы-уноса, боя глиняного кирпича	Из шлаков металлургических пористых (шлаковая пемза)		В15		2000
6	7	"	"	Шамотная, из золы-уноса, боя глиняного кирпича, из отвального и гранулированного доменного шлака	Андезитовые, базальтовые, диабазовые, диоритовые		В40		2400
7	7	"	"	То же	Из доменных отвальных шлаков		В40		2400
8	8	"	"	Из отвального и гранулированного доменного шлака, боя глиняного кирпича, золы-уноса	Из шлаков топливных, туфовые		В15		1800
9	9	"	"	Из боя глиняного кирпича	Из боя глиняного кирпича		В15		1900
10	11	Портландцемент, быстротвердеющий портландцемент	"	То же, и золы-уноса	Шамотные кусковые и из боя изделий		В35		2000
11	12	"	Не применяется	Шамотная	То же		В35		2000
12	8	Жидкое стекло	Саморассыпающиеся шлаки	Из шлаков ферромарганца, силикомарганца	Из шлаков ферромарганца, силикомарганца		В20		2100
13	6	"	Кремнефтористый натрий, нефелиновый шлам, саморассыпающиеся шлаки	Шамотная	Андезитовые, базальтовые, диабазовые		В20		2500
14	10	"	Кремнефтористый натрий	Шамотные, из катализатора ИМ- 2201 отработанного	Шамотные кусковые и из боя изделий		В20		2100
15	11	"	Нефелиновый шлам, саморассыпающиеся шлаки	То же	Из смеси шамотных кусковых или из боя изделий и карборунда		В20		2300
16	13	"	Кремнефтористый натрий	Магнезитовая	Шамотные кусковые и из боя изделий		В15		2100
17	12	"	Нефелиновый шлам, саморассыпающиеся шлаки	Шамотная, из катализатора ИМ- 2201 отработанного	То же		В15		2100
18	13	"	То же	Магнезитовая	"		В15		2100
19	13	Глиноземистый цемент	Не применяется	Не применяется	"		В30		2100
20	12	То же	То же	То же	Из предельного феррохрома		В30		2800
21	14	"	"	"	Муллитокорундовые кусковые и из боя изделий		В35		2800
22	6	Портландцемент	Не применяется	Шамотная, из золы-уноса, боя глиняного кирпича, отвального и гранулированного доменного шлака, катализатора ИМ-2201 отработанного	Вспученный перлит		В5		1100
23	11	Портландцемент	Не применяется	Шамотная, из катализатора ИМ- 2201 отработанного	Керамзитовые с насыпной плотностью 550-650		В15		1500-1700
24	10	"	"	То же	Керамзитовые с насыпной плотностью 350-500		В5-В10		1100-1400
25	10	"	"	Шамотная, из золы-уноса, боя глиняного кирпича, вулканического пепла, керамзитовая, аглопоритовая	Из смеси керамзита и вспученного вермикулита		В3,5		1000
26	10	"	"	То же	Вспученный вермикулит		В2,5		1100
27	8	Жидкое стекло	Кремнефтористый натрий	Шамотная, из катализатора ИМ- 2201 отработанного	Из смеси керамзита и вспученного вермикулита		В10		1000
28	8	То же	То же	То же	Вспученный вермикулит		В3,5		1100
29	8	"	"	"	Керамзитовые, с насыпной плотностью 550-650		В15		1500-1700
30	8	"	"	"	Керамзитовые, с насыпной плотностью 350-500		В5-В10		1100-1400
31	8	"	"	"	Из смеси зольного гравия и вспученного перлита		В3,5		900
32	8	"	"	"	Вспученный перлит		В3,5-В5		900-1100
33	11	Глиноземистый цемент	Не применяется	Не применяется	Вспученный вермикулит		В2,5		1100
34	11	То же	То же	То же	Из смеси керамзита и вспученного вермикулита		В3,5		1000
35	11	"	"	"	Керамзитовые		В5		1000
36	11	"	"	"	Из смеси зольного гравия и вспученного перлита		В5		1100
37	11	"	"	"	Вспученный перлит		В5		1000
Примечания1 Для бетонов классов 8 - 14 по предельно допустимой температуре применения с отвердителем из кремнефтористого натрия не допускается воздействие пара и воды без предварительного нагрева до 800°С; бетоны класса 6 по предельно допустимой температуре применения подвергать воздействию пара не следует.2 Составы жаростойких бетонов и их номера приведены согласно указаниям [6].3 Все положения данного свода правил для состава обычного бетона N 1 распространяются и на состав бетона N 1а.

Жаростойкий бетон средней плотности до 1100 включительно следует предусматривать преимущественно для ненесущих ограждающих конструкций и в качестве теплоизоляционных материалов.

Жаростойкий бетон средней плотности более 1100 надлежит предусматривать для несущих конструкций.

5.2 При проектировании бетонных и железобетонных конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, в зависимости от их назначения и условий работы должны устанавливаться показатели качества бетона, основными из которых являются:

а) класс бетона по прочности на сжатие В;

б) класс обычного бетона по прочности на осевое растяжение (назначается в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и контролируется на производстве);