Действующий
В ребристых панелях плиту и ребра выполняют из тяжелого или легкого конструкционного жаростойкого бетона. В местах сопряжения ребер с плитой устраивают вуты. Между ребрами с менее нагретой стороны располагают тепловую изоляцию из легкого жаростойкого бетона или из теплоизоляционных материалов. В ребрах панели предусматривают арматурные каркасы, которые должны быть заведены в бетон плиты не менее чем на 50 мм. При необходимости, ребра могут выступать за наружную поверхность тепловой изоляции. Плиту панели армируют конструктивной сварной сеткой из арматуры диаметром не более 4 мм с расстояниями между стержнями не менее 100 мм.
Температура нагрева сварной сетки не должна превышать предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры, указанную в таблице 5.10. Если температура нагрева плиты панели превышает предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры, допускают плиту не армировать.
Для ненесущих облегченных ограждающих конструкций тепловых агрегатов предусматривают легкие жаростойкие бетоны и эффективные теплоизоляционные материалы.
9.40 В двухслойных панелях на металлическом листе легкий жаростойкий бетон крепят анкерами, приваренными к листу (рисунок 9.5). Анкеры принимают диаметром 6 - 10 мм или в виде полос 3x20 мм. Длина анкера должна быть не менее половины толщины футеровки, а расстояние между ними - не более 250 мм. Металлический лист толщиной не менее 3 мм должен иметь отогнутые края или приваренные "на перо" по контуру уголки.
В панелях с окаймляющим каркасом прямоугольного или трапециевидного сечения ребра предусматривают из тяжелого или легкого конструкционного жаростойкого бетона, а пространство между ребрами на всю толщину заполняют теплоизоляционным легким жаростойким бетоном. Ребра армируют плоскими каркасами, расположенными с менее нагретой стороны.
Крепление панелей к каркасу осуществляют на болтах или на сварке так, чтобы панели могли свободно перемещаться при нагреве.
В конструкциях тепловых агрегатов из монолитного железобетона со стороны рабочего пространства в углах сопряжения стен, а также стен с покрытием и перекрытием предусматривают вуты.
При температуре рабочего пространства теплового агрегата свыше 800°С ограждающую конструкцию, с целью увеличения ее термического сопротивления, делают многослойной с включением в ее состав слоев из эффективной теплоизоляции (рисунок 9.5, г).
Многослойная несущая или самонесущая конструкция со стороны рабочего пространства имеет футеровочную плиту из жаростойкого бетона, а с ненагреваемой стороны - несущее основание в виде железобетонной плиты или металлического листа с окаймляющими уголками. Волокнистые огнеупорные материалы применяют в температурных зонах сечения конструкции, если невозможно применение более дешевых и менее дефицитных материалов, например, плит или матов из минеральной ваты.
9.41 Для обеспечения надежного соединения несущего и футеровочного слоев многослойной футеровки рекомендуется применять пространственные анкеры в виде соединенных между собой крестообразно установленных гнутых стержней, расположенных перпендикулярно к арматурной сетке (рисунок 9.6).
Расстояние между анкерами принимают в пределах 0,7 - 1 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 работает 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.
9.42 Футеровочная плита из жаростойкого бетона в укрупненных монтажных элементах разрезается швами шириной 2 мм на отдельные части таким образом, чтобы каждый отдельный монолитный участок бетонной футеровки крепился к основанию панели четырьмя или двумя анкерами.
9.43 Конструкции, перекрывающие рабочее пространство теплового агрегата, могут быть свободно опертыми на стены, подвесными или монолитно связанными со стенами. Для покрытий при пролетах более 4 м предусматривают подвесные балки, плиты и панели. Расчетную схему работы подвесной конструкции принимают как для двухконсольной балки, при этом не должно допускаться возникновения растягивающих напряжений в бетоне со стороны более нагретой поверхности. Подвесные конструкции не воспринимают никаких внешних нагрузок, кроме собственного веса, и на них не должны устраиваться мостики или настилы для хождения обслуживающего персонала.
Купола и своды с плоской верхней поверхностью у пяты имеют компенсационный шов шириной 20 - 40 мм на глубину, равную высоте сечения в замке (рисунок 9.7). Предусматривают заполнение шва легкодеформируемым материалом и покраску пят тонким слоем битумного лака. За осевую линию в таких куполах и сводах допускается принимать дугу окружности, проведенную через центр пяты и середину высоты сечения в центре пролета.
В куполах и сводах с плоской верхней поверхностью, при высоте сечения в замке более 250 мм, кроме основной рабочей арматуры, установленной со стороны менее нагретой поверхности, предусматривают конструктивную сетку из проволоки диаметром не более 6 мм с ячейкой не менее 100x100 мм, которую располагают в бетоне с температурой, не превышающей предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры (таблица 5.10). Эту сетку соединяют хомутами с основной арматурой (рисунок 9.7, б).
9.45 Рабочую арматуру в железобетонных конструкциях, перерезаемую различными технологическими отверстиями, приваривают к рамкам из арматуры или проката, обрамляющим отверстия. Вид металла рамки должен приниматься, исходя из предельно допустимой температуры применения арматуры по таблице 5.10.
Площадь сечения рамки в каждом направлении должна быть достаточной для восприятия усилий в перерезанных стержнях.
Отверстия большого размера следует окаймлять армированными бортовыми замкнутыми рамами. Сечение стенок бортовых рам определяют из расчета на усилия от воздействия температуры и нагрузки.
9.46 Фундаменты, борова и другие сооружения, расположенные под землей и подвергающиеся нагреву, должны находиться выше наиболее возможного уровня грунтовых вод. При наличии воды следует предусматривать гидроизоляцию.
9.47 Кожухи тепловых агрегатов из листовой стали допускается предусматривать, когда необходимо обеспечить газонепроницаемость конструкции и когда имеется большое количество отверстий или точек крепления оборудования. Соединение кожуха с бетоном осуществляют арматурными сетками или анкерами, приваренными к кожуху (рисунок 9.7).
9.48 Если жаростойкий бетон подвержен сильному истирающему воздействию со стороны рабочего пространства, то его следует защищать металлической панцирной сеткой, по которой наносится слой торкретбетона, или блоками из наиболее стойкого в этих условиях жаростойкого бетона или огнеупора.
класс бетона по прочности на сжатие и требуемая прочность бетона при температуре во время эксплуатации;
способы обетонирования стыков и узлов, марка и состав раствора для заполнения швов в стыках элементов.
Наименование теплового агрегата | Элементы из жаростойкого бетона | Температура рабочего пространства печи, °С | Рекомендуемый состав бетона по таблице 5.1 (N) |
I. В черной металлургии | |||
| Доменная печь | Фурменные приборы | 1300 | 16, 19 |
| Шахта, пень лещади | 1200 | 11 | |
| Газоотводы и наклонный газопровод | 800 | 23, 24 | |
| Пылеуловитель | 800 | 23, 24 | |
| Вагранки для плавки чугуна | Стены колосника и плавильного пояса | 1300 | 19 |
| Воздухонагреватели доменной печи | Стены (нижняя часть), днище | 1200 | 11 |
| Борова | 800 | 23, 24 | |
| Обжиговые машины агломерационного производства | Нижний коллектор и газоотводы | 800 | 23, 24 |
| Верхний коллектор | 800 | 23, 24 | |
| Нагревательные колодцы | Стенды рабочих ячеек, под, крышка | 1300 | 19, 21 |
| Методически нагревательные печи | Изоляция глиссажных труб и стены на высоту 1 м | 1200 | 19 |
| Ямные печи для замедленного охлаждения | Стены | 800 | 23, 24 |
| Коксовые батареи | Фундаменты и борова | 600 | 23, 24 |
II. В цветной металлургии | |||
| Графитовые печи | Стены | 1200 | 11 |
| Печи кипящего слоя | Своды и решетка | 1100 | 11, 15 |
| Алюминиевые и магниевые электролизеры | Днища | 1000 | 10, 11 |
| Электролизеры сверхчистого алюминия | 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 лома алюминия | Стены и свод | 1000 | 15 |
| Надземные и подземные газоходы | Днище, стены и свод | 1100 | 11, 15 |
| Фосфорные электропечи | Свод | 1100 | 15 |
| Ферросплавные печи | Днище, стены | 1000 | 10, 11 |
| Свод, стены, под | 1200 | 19 | |
| Электролитические ванны цветной металлургии | Стены | 1000 | 10, 11 |
III. В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности | |||
| Трубчатые печи | Стены камеры радиации | 1000 | 33-37 |
| Своды камеры радиации | 1000 | 33-37 | |
| Стены камеры конвекции | 1000 | 23-26 | |
| Своды камеры конвекции | 1000 | 23-26 | |
| Вертикально-секционные печи | Стены камеры радиации | 900 | 33-37 |
| Трубчатые печи беспламенного горения типа Б | Фундаменты, стены, свод, под, перевальные стенки | 800 | 10, 11 |
| Трубчатые печи беспламенного горения типа 3Р | Стены, свод, под |  | 23-26, 33-37 |
| Трубчатые печи беспламенного горения типа 3Д | То же |  | 23-26, 33-37 |
| Трубчатые печи настильного типа В | Стены, свод, под | 800 | 22 |
| Вертикально-факельные печи типа ГС | Стены камер конвекции и радиации, свод, подовая часть | 900 | 23-26, 33-37 |
| Объемно-настильные печи с разделительной стенкой типа ГН | То же |  | 23-26, 33-37 |
| Цилиндрические, факельные, типа ЦС | Стены камер конвекции и радиации, свод, подовая часть |  | 23-37 |
| Цилиндрические печи типа ЦД настильные с дифференцированным подводом воздуха | То же | | 23-37 |
| Каталитического риформинга и гидроочистки типа Р многокамерные | Стены, свод, подовая часть | 1250 | 19-21 |
| Надземные газоходы трубчатых печей | Все элементы | 600 | 22-32 |
| Подземные газоходы трубчатых печей | То же | 800 | 10, 11 |
IV. В промышленности строительных материалов | |||
| Тоннельные печи для обжига обыкновенного глиняного кирпича | Стены и своды зон прогрева и охлаждения | 800 | 10-11 |
| Стены и свод зоны обжига | 1100 | 19 | |
| Вращающие печи для обжига цемента | Зона цепной завесы и откатная головка | 1000 | 10, 11 |
| Кольцевые печи для обжига кирпича | Покрытие, стены, под | 1000 | 10, 11 |
V. В различных отраслях промышленности | |||
| Борова и газоходы для температур 350°С | Стены, свод | 350 | 2-4 |
| Борова и газоходы для температур 800°С | То же | 800 | 6-9 |
| Паровые котлы, экономайзеры, котлы утилизаторы | Футеровка стен | 800 | 10, 11 |
| Фундаменты тепловых агрегатов | Элементы, нагревающиеся до температуры выше 200°С, но не более 800°С | 800 |  |
| Полы горячих цехов | - | - | 7, 8 |
| Колпаковые печи для обжига металла | - | 800 | 10, 11 |
| Обжиговые печи электродной промышленности | - | 1400 | 20, 21 |
| Сушильные печи | Покрытие, стены, под | 1000 | 10, 11 |
| Котлы различного назначения | Футеровка экранированных стен | 800 | 23-37 |
| Нагревательные, прокатные, кузнечные и конвейерные печи | Стены, под, глиссажные и опорные трубы | 1200 | 19, 21 |
| Печи для обжига сернистых материалов | 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 | |
 и  | изгибающий момент и продольная сила от совместного действия усилий, вызванных температурой и нагрузкой |
М и  | изгибающий момент соответственно от воздействия внешней нагрузки и температуры |
N и  | продольная сила соответственно от воздействия нагрузки и температуры |
Q и  | поперечная сила соответственно от воздействия нагрузки и температуры |
Характеристики материалов при воздействии температуры | |
 | расчетное сопротивление бетона сжатию и растяжению для предельных состояний первой группы |
 и  | расчетные сопротивления бетона сжатию и растяжению для предельных состояний второй группы |
 и  | расчетные сопротивления арматуры растяжению для предельных состояний соответственно для первой и второй групп |
 | расчетное сопротивление бетона смятию |
 | расчетное сопротивление поперечной арматуры растяжению для предельных состояний первой группы при расчете сечений, наклонных к продольной оси элемента, на действие поперечной силы |
 | расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы |
 | начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении |
 | модуль упругости бетона при воздействии температуры |
 | модуль деформации бетона |
 | модуль упругости арматуры при нормальной температуре |
 | модуль упругости арматуры при воздействии температуры |
 и  | коэффициенты, учитывающие снижение модуля упругости бетона и арматуры при воздействии температуры |
 и  | напряжения в растянутой арматуре и в сжатой зоне бетона в сечении с трещиной |
 ,  и  | напряжения в растянутой арматуре, в растянутом и сжатом бетоне в сечений с трещиной от воздействия температуры |
 ,  и  | то же, от нагрузки |
 ,  ,  | коэффициент линейного температурного расширения, температурной усадки и температурной деформации бетона |
 | коэффициент линейного температурного расширения арматуры; |
 | коэффициент температурного расширения растянутой арматуры в бетоне с учетом влияния работы между трещинами. |
Характеристики положения продольной арматуры в поперечном сечении элемента | |
S | обозначение продольной арматуры:а) при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зон сечения, 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 для внецентренно растянутых элементов, расположенной у более растянутой грани сечения, для центрально растянутых элементов - всей в поперечном сечении элемента; |
 | обозначение продольной арматуры:а) при наличии сжатой и растянутой от действия внешней нагрузки зон сечения, 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 сечении внецентренно растянутых элементов, расположенной у менее растянутой грани сечения; |
 и  | кривизны осей элементов от воздействия температуры при нагреве и остывании |
b | ширина прямоугольного сечения, ширина ребра таврового и двутаврового сечений |
 и  | ширина полки таврового или двутаврового сечения соответственно в растянутой и сжатой зоне |
h | высота прямоугольного, таврового или двутаврового сечения |
a и  | расстояния от равнодействующей усилий соответственно в арматуре S и S' до ближайшей грани сечения |
 и  | рабочие высоты сечения, равные соответственно h - a и  |
 и  | высоты полки таврового или двутаврового сечения соответственно в растянутой и сжатой зоне |
 | эксцентриситет усилия предварительного обжатия Р относительно центра тяжести приведенного сечения |
 | эксцентриситет продольной силы N относительно центра тяжести приведенного сечения |
 | расстояние от точки приложения продольной силы N до центра тяжести площади сечения арматуры S |
I | пролет элемента |
 | расчетная длина элемента, подвергающаяся действию сжимающей продольной силы |
i | радиус инерции поперечного сечения элемента относительно центра тяжести сечения |
d | номинальный диаметр стержней арматурной стали |
A | площадь всего бетона в поперечном сечении |
 | площадь сечения сжатой зоны бетона |
 | площадь сечения растянутой зоны бетона |
 | площадь приведенного сечения элемента |
 | площадь смятия бетона |
e и  | расстояние от точки приложения продольной силы N до равнодействующей усилий соответственно в арматуре S и  |
 и  | площади сечения ненапрягаемой арматуры S и  соответственно |
 | площадь сечения хомутов, расположенных в одной нормальной к продольной оси элемента плоскости, пересекающих наклонное сечение |
x | высота сжатой зоны бетона |
 | относительная высота сжатой зоны бетона равна  |
 | коэффициент армирования, определяемый как отношение площади сечения арматуры S к площади поперечного сечения элемента  без учета сжатых и растянутых полок |
 и  | статические моменты площадей сечений соответственно сжатой и растянутой зоны бетона относительно нулевой линии |
 и  | статические моменты площадей сечения соответственно арматуры S и  относительно нулевой линии |
I | момент инерции сечения бетона относительно центра тяжести сечения элемента, вычисляемый без учета температуры как для ненагретого бетона |
 | момент инерции приведенного сечения элемента относительно его центра тяжести |
 | момент инерции площади сечения арматуры относительно центра тяжести сечения элемента |
 | момент инерции площади сечения сжатой зоны бетона относительно нулевой линии |
 и  | момент инерции площадей сечения соответственно арматуры S и  относительно нулевой линии |
 | расстояние от центра тяжести приведенного сечения до растянутой грани, до волокна бетона, в котором определяется напряжение и до менее нагретой грани |
 и  | расстояние от центра тяжести приведенного сечения элемента до равнодействующей усилий в арматуре S и  |
 ,  и  | расчетные величины прогиба, удлинения и укорочения элемента от воздействия температуры |
 | средняя расчетная величина раскрытия трещин |
s | расстояние между хомутами, измеренное по длине элемента |
 | температура бетона |
 | средняя температура бетона; |
 и  | температуры арматуры S и  |
 | температура среды со стороны источника тепла |
 | температура воздуха с наружной стороны элемента |
 | температура бетона в центре тяжести приведенного сечения |
 | средняя температура бетона сжатой зоны сечения |
[6] Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 52-01-2003)