СП 27.13330.2017 Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур. Актуализированная редакция СНиП 2.03.04.84

Предисловие

Сведения о своде правил

Введение

1 Область применения

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.

2. Нормативные ссылки

 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.

3. Термины и определения

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. Общие указания

Основные положения

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).     

Основные расчетные требования

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 γ_t. 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.

Дополнительные указания по проектированию предварительно напряженных конструкций

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;

е_ор- эксцентриситет усилия Р относительно центра тяжести приведенного сечения;

y_sp-расстояние от усилия Р до центра тяжести сечения.

4.24 Геометрические характеристики приведенного сечения предварительно напряженного железобетонного элемента (A_red, S_red, I_red) 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 σ_sp= 0,4-0,6R_s, при нагреве арматуры остаток предварительного напряжения в арматуре можно ориентировочно определять по следующим формулам для стержневой класса А600

σ_sp= 84-0,4 t_s (4.2)

класса А800

σ_sp= 87-0,39t_s (4.3)

класса А1000(4.3)

σ_sp= 92-0,26 t_s (4.4)

проволочной классов В_р1200, В_р1500, К1400, К1500

σ_sp= 89 - 0,27 t_s (4.5)

где:

t_s>20 – температура арматуры при нагреве, ºС.

5. Материалы для бетонных и железобетонных конструкций

Бетон

Показатели качества бетона и их применение при проектировании

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 - В_t, 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).

Нормативные и расчетные характеристики бетона

№ 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 R_bt 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 γ_bt и растяжении γ_tt., 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 γ_bt принимают по таблице 5.2в зависимости от температуры в середине высоты:

• сжатой зоны бетона при расчете по формулам (7.1), (8.4), (8.5), (8.10), (8.12), (8.13), (8.17), (8.24), (8.25) СП 63.13330.2012;

• полки и ребра сжатой зоны - по формулам (8.6)-(8.8) СП 63.13330.2012;
• части сечения –по формуле (6.17);
• сечения –по формуле (8.55) СП 63.13330.2012;
• центра тяжести приведенного сечения - по формуле (6.16).

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 γ_tt 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

Номера 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.

Деформационные характеристики бетона

5.17 Основными деформационными характеристиками бетона являются:

предельные относительные деформации бетона при осевом сжатии ε_b0 и растяжении ε_bt0,

начальный модуль упругости бетона Е_b,

коэффициент ползучести θ_b,cr,

коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона) ν_b.p.,

коэффициент линейной температурной деформации α_bt, коэффициент температурной усадки бетона α_сs.

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

E_bt = E_b · β_b (5.5)

Значение коэффициента β_b 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 ≤ ε_b ≤ ε_{b1, red} σ_b = E_bt ε_b (5.7)

при ε_bl,red≤ ε_b ≤ ε_b2 σ_b =R_b,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 σ_b в зависимости от относительных деформаций укорочения бетона ε_b рассчитывают по формулам

При 0≤ε_b≤ε_b1 σb=E_btε_b (5.10)

При ε_b1≤ε_b≤ε_b0

При ε_b0≤ ε_b≤ ε_b1 σ_b=R_b,tem (5.12)

Значения напряжения σ_b1 принимают

σ_b10,6 R_b,tem (5.13)

Значения относительных деформаций ε_b1 принимают

(5.14)

Растягивающие напряжения бетона σ_bt в зависимости от относительных деформаций растяжения ε_bt определяют по диаграмме на рисунке 5.1. При этом расчетные сопротивления бетона сжатию R_b заменяют на расчетные значения сопротивления растяжению R_bt.

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 α_cs 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.

Арматура

Показатели качества арматуры

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:

• легированной стали марки 30ХМ по ГОСТ 4543;

• коррозионно-стойких жаростойких и жаропрочных сталей марок 12Х13, 20Х13, 08Х17Т, 12Х189Н9Т, 20Х23Н18, 45Х14Н14В2М по ГОСТ 5632-72 и ГОСТ 5949.

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.

Нормативные и расчетные характеристики арматуры

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

R_st = R_s·γ_st (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 γ_st принимают по таблице 5.14 в зависимости:

• от температуры в центре тяжести растянутой арматуры при расчете по формулам (8.2), (8.5), (8.6), (8.8), (8.9), (8.12), (8.13), (8.19), (8.23), (8.25). (8.64) СП 63.13330.2012, а также(5.15);

• сжатой арматуры – по формулам (8.4)-(8.8), (8.10), (8.12), (8.13), (8.22), (8.24), (8.25) СП 63.13330.2012, а также (5.16);
• максимальной t_s поперечной – по формулам (8.59), (8.92) СП 63.13330.2012;
• косвенной арматуры – по формуле (8.84) СП 63.13330.2012;
• в зоне анкеровки – по формулам (9.1), (9.3).

до 100°C .........1,00

150°C .........0,80

200°C .........0,65.

Для промежуточных значений температур коэффициент γ_s3t определяется по интерполяции.

Таблица 5.16

Деформационные характеристики арматуры

(5.18)

Где R_st – 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 Е_s на коэффициент β_s

Еst = Еsβs (5.19)

• растянутой арматуры - при расчете по формулам (8.2), (8.15), (8.128) СП 63.13330, а также (5.18), (6.20), (8.11), (8.13), (8.25), (8.34) настоящего свода правил;
• сжатой арматуры – по формулам(5.18), (6.21), (8.12), (8.26).

при 0 <ε_s<ε_s0 σ_s = ε_s Е_st (5.20)

при ε_s0 ≤ ε_s ≤ ε_s2 σ_s = R_st (5.21)

Значение относительной деформации арматуры принимают равными:

При t_s=20°С-200°С ε_s2=0,025

При t_s=200°С-800°С ε_s2=0,040.

Допускается при соответствующем обосновании принимать величину относительной деформации ε_s2 менее или более предельных значений в зависимости от марки стали, типа армирования, критерия надежности конструкции и других факторов.

Значения Е_st принимают по формуле (5.19), значения R_st - 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.

6 Расчет элементов бетонных и железобетонных конструкций на воздействие температуры

Расчет температуры в бетоне железобетонных конструкций

для кратковременного нагрева, принимая сечение по высоте стен неравномерно нагретым с прямолинейным распределением температур бетона и величину коэффициента теплоотдачи наружной поверхности стенки α_е — 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 t_b-по формуле

(6.3)

температуру материала менее нагретой поверхности t_es-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

Тепловой поток Q (Вт/м²) определяют из выражения

(6.8)

где:

t_е– температура наружного воздуха.

Сопротивление теплопередаче R₀ (м²·ºС/Вт) многослойной конструкции равно

δ₁, δ ₂, …, δ_n-1, δ_n– 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

температура материала между вторым и третьим слоями

температура менее нагретой поверхности третьего слоя

Сопротивление теплопередачи конструкции рассчитывают по формуле

где:

A_is и A_es– 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.

Расчет деформаций от воздействия температуры

(6.15)

При кратковременном нагреве приведенная площадь бетона

(6.16)

где: E_bt– 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 A_red,iдля i–той части сечения, на которые разбивается все сечение элемента, определяют по формуле

(6.17)

а - на 2 части;б - на 3 части; в - на 4 части; Ц.Т. - центр тяжести приведенного сечения; t_b1, t_b2, ... t_bi – 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 A_s и сжатой A_s' арматуры приводят к ненагретому, более прочному бетону по формуле

As,red = Asα (6.18)

A_s'_,red = A_s'α' (6.19)

где: A_s,red, A_s'_,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

y_i = h – Σh_i+ 0,5 h_i (6.23)

y_bi = y_i - y_t (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 α_bti, α_bti+1 – коэффициенты, принимаемые по таблице 5.6 в зависимости от температуры бетона более и менее нагретой грани i-той части сечения.

A_red = Σ A_red,i + A'_sα + A'_sα' (6.27)

S_red= Σ A_red,i·y_i + A_s·a + A'_sα'(h-a') (6.28)

Ired = Σ Ired,i + Σ Ared,i · ybi ² + I_s + I_s' (6.29)

где:

I_s = (y_t – a)²A_sα (6.30)

I_s' = (h - y_t – a')²A_s'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 ε_tоси элемента и ее кривизну (1/r) определяют по формулам

где К = A'_s,red y'_sε'_s + A_s,red y_sε_s ;

γ_t– коэффициент надежности по температуре, принимаемый по 4.10.

Удлинение ε_ti оси i–той части бетонного сечения и ее кривизну (1/r)_ti (см. рисунок 6.2)

рассчитывают по формулам

(6.36)

Удлинение ε_s и ε'_s соответственно арматуры S и S' находят из формул

ε_s = α_stt_s(6.37)

ε'_s = α_stt'_s (6.38)

где α_st – 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 ε_s 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 ε_t и ее кривизну (1/r)_t допускается рассчитывать по формулам

(6.40)

где:t_b, t_b1– 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 ε_сs оси элемента и ее кривизну (1/r) _cs допускается рассчитывать по формулам

(6.42)

где: α_csи α_cs1-коэффициентылинейной температурной усадки бетона, принимаемые по таблице 5.7 в зависимости от температуры бетона менее и более нагретой грани сечения;

γ_t, t_b и t_b1 - 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

(6.44)

εsm = αstmts (6.45)

α_stm = α_bt + (α_st - α_bt) ψ_s (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 ε_t оси элемента определяют по формуле (6.43) и ее кривизну (1/r), - по формуле

(6.47)

(6.48)

(6.49)

где: t_s и t_s' – температуры арматуры соответственно Sи S';

t_b– температура бетона сжатой грани сечения;

α_stm, α'_stm – коэффициенты, определяемые по формуле (6.46) для арматуры S и S';

γ_t - 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.

Расчет усилий от воздействия температуры

где: A_red,x, D_x – приведенные площадь и жесткость элемента в сечениях, определяемые по формулам (6.17) настоящего свода правил и (8.43) СП 63.13330.

В выражении (6.50) для немассивных стержневых конструкций третьим интегралом, учитывающим деформации сдвига, можно пренебречь. При расчете железобетонных изгибаемых, сжатых или растянутых элементов, когда с достаточной для расчета точностью можно не учитывать и второй интеграл, выражающий продольные деформации элементов.

(6.51)

D-жесткость сечения, определяемая по формуле (8.143) СП 63.13330.

(6.52)

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%.

M_ош = М_о + 0,5М_t (6.53)

7. Расчет элементов бетонных и железобетонных конструкций по предельным состояниям первой группы

Расчет бетонных элементов по прочности

Основные положения

Внецентренно сжатые бетонные элементы

Изгибаемые бетонные элементы

Расчет железобетонных элементов по прочности

Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента

Прочность изгибаемых элементов

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.

Прочность внецентренно сжатых элементов

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);

l_о - расчетная длина элемента, определяется по указаниям СП 63.13330.2012 (пункт 8.1.17).

7.13 При проверке прочности прямоугольных сечений внецентренно сжатых элементов с арматурой, расположенной у противоположных в плоскости изгиба сторон сечения, при эксцентриситете продольной силы и гибкости по условию формулы (8.16) СП 63.13330 должно учитываться влияние нагрева на продольный изгиб элемента. Для этого в формулу (8.17) СП 63.13330.2012 вводится коэффициент φ_t, и расчет ведется по формуле

N = φ_t φ ( R_btem A_red + ΣR_cst A_s ) (7.3)

где: A_red – приведенная площадь прямоугольного сечения, определяемая по формуле (6.16);

ΣR_cstA_s –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;

φl_о – расчетная длина элемента, определяется по СП 63.13330.2012 (пункт 8.1.17);

100ºС …………. φ_t=0,95,

200ºС …………. φ_t=0,90,

300ºС …………. φ_t= 0,85,

500ºС …………. φ_t=0,75,

700ºС …………. φ_t=0,65.

Прочность растянутых элементов

Расчет по прочности нормальных сечений на основе нелинейной деформационной модели

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.

Расчет прочности железобетонных элементов на действие поперечных сил

Расчет железобетонных элементов по полосе между наклонными сечениями

Расчет железобетонных элементов по наклонным сечениям на действие поперечных сил

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.