Актуализированная редакция

Система нормативных документов в строительстве

Строительные нормы и правила

Российской федерации



















Бетонные и железобетонные конструкции,

 подвергающиеся технологическим 

температурным воздействиям.







СП 52 – 00 – 2011



Актуализированная редакция 

СНиП 2.03.04-84 





1-ая редакция







ИЗДАНИЕ ОФИЦИАЛЬНОЕ















Москва 2010 г.








Предисловие



Разработан Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона  им. А.А. Гвоздева (НИИЖБ им. А.А.Гвоздева) ОАО «НИЦ «Строительство».

Рекомендован к утверждению и применению конструкторской секцией НТС НИИЖБ им. А.А. Гвоздева от  ………

Утвержден и введен в действие приказом генерального директора ОАО «НИЦ «Строительство» от………2011 г.

            взамен СНиП 2.03.04-84



































































  



                                                   

СОДЕРЖАНИЕ



 Введение ……………………………………………………………………………………

4

 Область применения ……………………………………………………………………

5

Нормативные ссылки …………………………………………………………………...

5

Термины и определения ………………………………………………………………...

6

Общие указания …………………………………………………………………………

6

Материалы для бетонных и железобетонных конструкций ………………………….

10

Бетон ……………………………………………………………………………………..

10

Арматура …………………………………………………………………………………

14

Расчет элементов бетонных и железобетонных конструкций на воздействие температуры ……………………………………………………………………………..

16

Расчет деформаций от воздействия температуры …………………………………….

17

Расчет усилий от воздействия температуры …………………………………………..

18

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



19

Расчет бетонных элементов по прочности …………………………………………….

19

Прочность элементов железобетонных конструкций ………………………………...

20

Расчет элементов  железобетонных конструкций по предельным  состояниям второй группы …………………………………………………………………………...



22

Расчет железобетонных элементов по раскрытию трещин …………………………..

22

Расчет элементов железобетонных конструкций по деформациям …………………

23

Конструктивные требования …………………………………………………………...

24

Армирование …………………………………………………………………………….

24

Соединения арматуры …………………………………………………………………..

27

Элементы сборных жаростойких железобетонных конструкций ……………………

27





























                                                            



















ВВЕДЕНИЕ



Настоящий СНиП содержит основные положения по расчету и проектированию бетонных и железобетонных конструкций промышленных сооружений из тяжелого и легкого конструкционного бетона, работающих в условиях воздействия технологических повышенных температур (от 50 до 200 ºC), влажности среды и тепловых агрегатов из жаростойкого бетона,  армированных обычной и жаростойкой арматурой, которые эксплуатируются в условиях производственных высоких температур  (свыше 200 до 1200-1400ºC).

	Решение вопроса о применении СНиП при проектировании бетонных и железобетонных конструкций конкретных сооружений и тепловых агрегатов, подвергающихся воздействию  технологических повышенных и высоких температур, относится к компетенции заказчика или проектной организации.

	В случае, если принято решение о применении СНиП, должны быть выполнены все установленные в нем требования.

	



	В разработке настоящего документа принимали участие: доктор техн. наук  А.Ф. Милованов, канд. техн. наук В.В. Соломонов, канд. техн. наук И.С. Кузнецова (НИИЖБ  им. А.А. Гвоздева ОАО «НИЦ «Строительство»).

Компьютерная верстка …..



Подробные указания по расчетам и проектированию различных конструкций, работающих в условиях воздействия  технологических температур, в том числе круглых и прямоугольных плит, сводов, куполов, боровов, содержатся в СП 52-110-2009.



















































ОАО «НИЦ «Строительство»

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ



	Бетонные и железобетонные конструкции, подвергающиеся технологическим температурным воздействиям.

 	Concrete and reinforced concrete structures subjected to technological temperature influences.





Дата введения …………..





			Область  применения.



Настоящий СНиП распространяется на проектирование бетонных  и железобетонных конструкций, систематически подвергающихся воздействиям повышенных (от 50 до 200ºС включительно)  и высоких (свыше 200ºС) технологических температур (далее - воздействия температур) и увлажнению техническим паром. Настоящий СНиП устанавливает требования по проектированию указанных конструкций, изготовляемых из тяжелого бетона средней плотности от 2200 до 2500 кг/м3 включительно (далее – обычный бетон) и из жаростойкого бетона плотной структуры средней плотности 900 кг/м3 и более.

Требования настоящего СНиП не распространяются на конструкции из жаростойкого бетона ячеистой структуры.

Проектировать дымовые железобетонные трубы и фундаменты доменных печей, работающие при воздействии температуры свыше 50ºС, следует с учетом дополнительных требований, предъявляемых к этим сооружениям соответствующими нормативными документами.





	Нормативные ссылки.



В настоящем СНиП использованы ссылки на следующие нормативные документы:

Градостроительный кодекс Российской Федерации  Федерального закона  от 22 июля 2008 г;

Технический регламент и требования по пожарной безопасности;

СНиП 52 – 01 – 2003 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения»;

СНиП 2.01.07.85* «Нагрузки и воздействия»;

ГОСТ 13015.0–2003 «Конструкции и изделия. Бетонные и железобетонные, сборные. Общие технические требования»;

ГОСТ 14098 – 91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы конструкции и размеры»;

ГОСТ 23283 – 78 «Бетоны жаростойкие. Методы определения деформаций под нагрузкой при высоких температурах»;

ГОСТ 10180-78 «Бетоны. Методы определения прочности на сжатие и растяжение»;

ГОСТ 23521-79 «Конструкции и изделия бетонные и железобетонные из жаростойкого бетона»;

ГОСТ 24452-80 «Бетоны. Методы определения призменной прочности модуля упругости и коэффициента Пуассона»;

ГОСТ 24544-81 «Бетоны. Методы определения деформаций усадки и ползучести»;

ГОСТ 24545-81 «Бетоны. Методы испытания на выносливость»;

СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры»;

Руководство по возведению тепловых агрегатов из жаростойкого бетона. 1983г.;

Технология изготовления жаростойких бетонов. Справочное пособие к СНиП. 1991г.;

ГОСТ 20910-90 «Бетоны жаростойкие. Технические условия»;

СП 52-100-2004 «Предварительно напряженные железобетонные конструкции»;

Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство НИИЖБ им. А.А.Гвоздева, 2007г. 



	Термины и определения.



В настоящем СНиП использованы термины по СП 52-01 и «Терминологическому словарю по бетону и железобетону», ФГУП «НИЦ «Строительство НИИЖБ им. А.А.Гвоздева, 2007 .





	Общие указания. 



4.1. Бетонные и железобетонные конструкции должны быть обеспечены требуемой надежностью от возникновения всех видов предельных состояний: расчетом, выбором показателей качества материалов, назначением размеров и конструированием согласно указаниям настоящего СНиП. При этом должны быть выполнены технологические требования при изготовлении конструкций и соблюдены требования по эксплуатации сооружений и тепловых агрегатов, а также требования по экологии, устанавливаемые соответствующими нормативными документами.

		Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных температур до 200ºС, следует предусматривать, как правило, из обычного бетона.

Фундаменты, которые при эксплуатации постоянно подвергаются воздействию температуры до 250ºС включительно, допускается принимать из обычного бетона.

Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия высоких температур, свыше 200ºС, следует предусматривать из жаростойкого бетона.

Несущие элементы конструкций тепловых агрегатов, выполняемые из жаростойкого бетона, сечение которых может нагреваться до температуры выше 1000 ºС, допускается принимать только после их опытной проверки.

Циклический нагрев – длительный температурный режим, при котором в процессе эксплуатации конструкция периодически подвергается повторяющемуся нагреву с колебаниями температуры более 30% расчетного значения при длительности циклов от 3 ч до 30 дней.

Постоянный нагрев – длительный температурный режим, при котором в процессе эксплуатации конструкция подвергается нагреву с колебаниями температуры до 30% расчетного значения.

Для конструкций, работающих под воздействием температуры выше 50ºС в условиях периодического увлажнения паром, технической водой и конденсатом расчет допускается производить только на воздействие температуры и нагрузки без учета периодического увлажнения. При этом в расчете сечения не должны учитываться крайние слои бетона толщиной 20 мм с каждой стороны, подвергающиеся замачиванию в течение 7 ч, и толщиной 50 мм при длительности замачивания бетона более 7 ч, или должна предусматриваться защита поверхности бетона от периодического замачивания.

Окрашенная поверхность бетона или гидроизоляционные покрытия этих конструкций должны быть светлых тонов.

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. Также бетонные элементы из жаростойкого бетона применяют в конструкциях, которые не являются несущими (футеровка).





Основные расчетные требования.



		Бетонные и железобетонные конструкции, работающие в условиях воздействия повышенных  и  высоких  температур,  следует  рассчитывать  на основе положений СНиП 52-01 и СП 52-101 с учетом  требований изложенных в настоящих СНиП и СП52-110.

	Расчеты бетонных и железобетонных конструкций следует производить по предельным состояниям, включающим:

	предельные состояния первой группы (по полной непригодности к эксплуатации вследствие потери несущей способности);

	предельные состояния второй группы (по непригодности к нормальной эксплуатации) вследствие образования или чрезмерного раскрытия трещин, появление недопустимых деформаций.

	При проектировании бетонных и железобетонных конструкций надежность конструкции устанавливают расчетом путем использования расчетных значений нагрузок и температур, расчетных значений характеристик материалов, определяемых с помощью соответствующих частных коэффициентов надежности по нормативным значениям этих характеристик с учетом степени ответственности сооружения или теплового агрегата.

		Нормативные значения нагрузок и воздействий, коэффициентов сочетания, коэффициентов надежности по нагрузке, коэффициентов надежности по назначению конструкций, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные (длительные и кратковременные) принимаем согласно СНиП 2-01.07.

		Расчетная технологическая температура принимается равной температуре среды цеха или рабочего пространства теплового агрегата, указанной в задании на проектирование.

		Расчетные усилия и деформации от кратковременного и длительно нагревов определяют с учетом коэффициента надежности по температуре γt. Коэффициент надежности по температуре γt принимают при расчете по предельным состояниям: первой группы – 1,1; второй группы – 1,0.

		При расчете по прочности в необходимых случаях учитывают особые нагрузки с коэффициентами надежности по нагрузке γf принимаемыми по соответствующим нормативным документам. При этом усилия, вызванные действием температуры, не учитываются.

	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 и раскрытие трещин определяют от воздействия нагрузки (включая собственный вес) и температуры.

		Расчетные схемы и основные предпосылки для расчета бетонных и железобетонных конструкций должны устанавливаться 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.

	Расчет конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, должен производиться на все возможные неблагоприятные сочетания нагрузок от собственного веса, внешней нагрузки и температуры с учетом длительности их действия и в случае необходимости – остывания. 

	Расчет конструкции с учетом воздействия повышенных и высоких температур необходимо производить для следующих основных расчетных стадий работы:

	кратковременный нагрев – первый разогрев конструкции до расчетной температуры;

	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 производить для стадий кратковременного и длительного нагрева с учетом усилий, возникающих от распределения температуры бетона по высоте сечения элемента.

	Расчет статически неопределимых конструкций и их элементов по предельным состояниям первой и второй групп должен производиться:

	а) на кратковременный нагрев конструкции по режиму согласно СНиП 3.03.01, когда возникают наибольшие усилия от воздействия температуры. При этом жесткость элементов конструкции определяется от кратковременного действия всех нагрузок и нагрева;

	б) на длительный нагрев – воздействие 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.

	Определение усилий в статически неопределимых конструкциях от внешней нагрузки, собственного веса и воздействия повышенных и высоких температур производят 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.

	При кратковременном нагреве усилия от воздействия температуры в элементах статически неопределимых конструкций должны определяться в зависимости от состава бетона  и температуры нагрева, вызывающей наибольшие усилия:

		а) при нагреве обычного бетона свыше 50 до 250ºС – по расчетной температуре;

		б) при нагреве жаростойких бетонов  свыше 200 до 500ºС – по расчетной температуре; при нагреве свыше 500ºС  - при 500ºС;

		в) при нагреве легкого жаростойкого  бетона свыше 200 до 400ºС – по расчетной температуре, при нагреве свыше 400ºС – при 400ºС.

Температура бетона в сечениях конструкций от нагрева при эксплуатации должна определяться 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 СНиП 2.01.01-99*. Вычисленные температуры не должны превышать предельно   допустимых    температур  применения  бетона   и  арматуры.

		При расчете статически неопределимых конструкций, работающих в условиях воздействия температур, теплотехнический расчет должен производиться на расчетную температуру рабочего пространства и на температуру, вызывающую наибольшие усилия.

	При расчете наибольших усилий от воздействия температуры в конструкциях, находящихся на наружном воздухе, температуру бетона и арматуры вычисляют по расчетной зимней температуре наружного воздуха, принимаемой по температуре наружного воздуха наиболее холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92 по СНиП 2.01.01-99*.

При расчете элементов сборных конструкций на воздействие усилий при их 

подъеме, транспортировании и монтаже, нагрузку от веса элементов следует принимать с коэффициентом динамичности, равным: 1,6 – при транспортировании; 1,4 – при подъеме и монтаже. Допускается принимать более низкие, обоснованные в установленном порядке, значения коэффициентов динамики, но не ниже 1,25.

	При расчете прочности железобетонных элементов на действие сжимающей 

	продольной силы следует учитывать случайный эксцентриситет ℮а, принимаемый не ниже: 1/600 длины элемента или расстояния между сечениями, закрепленными от смещения; 1/10 высоты сечения: 10 мм.

	Для элементов статически неопределимых конструкций значения эксцентриситета 

	продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения ℮0 принимают равным значению эксцентриситета, полученного из статического расчета, но не менее ℮а.

	Для элементов статически определимых конструкций эксцентриситет ℮0 принимают равным сумме эксцентриситетов из статического расчета конструкции, случайного и температурного от неравномерного нагрева по высоте сечения элемента.

4.16. Расчет предварительно напряженных конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, должен производиться в соответствии с требованиями СП-52-100 и с учетом дополнительных указаний п.п. 4.17 – 4.23.

4.17. Температура нагрева предварительно напряженной арматуры не должна превышать предельно допустимой температуры ее применения.

4.18. Сжимающие напряжения в бетоне σbp в стадии предварительного обжатия в долях от передаточной прочности бетона Rbp  не должны превышать при температуре нагрева (ºС) предварительно напряженной арматуры



50 … … … 0,70 Rbp

100 … … … 0,60 Rbp



4.19. Полные потери предварительного напряжения арматуры, учитываемые при расчете конструкций, работающих в условиях воздействия температуры выше 50ºС, определяются как сумма потерь:

основных – при нормальной температуре;

дополнительных – от воздействия температуры выше 50ºС.

Основные потери предварительного напряжения арматуры для конструкций из обычного бетона состава №1 и жаростойкого бетона составов №2, 3, 6, 7, 10 и 11 по табл. 5.1. определяют как для тяжелого бетона по требованиям СП-52-102-2006. Потери от усадки жаростойкого бетона следует принимать на 10 МПа больше указанных в СП-52-102-2004.

Время в сутках следует принимать: при определении потерь от ползучести – со дня обжатия бетона и от усадки – со дня окончания бетонирования до нагрева конструкции.

Дополнительные   потери   предварительного  напряжения  арматуры  принимают  по СП 52-110.





Материалы для бетонных и железобетонных конструкций.



Бетон



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

- обычный бетон – конструкционный тяжелый бетон средней плотности 2200 до 2500 кг/м3 включительно по ГОСТ 25192 – 82;

- жаростойкий бетон конструкционный и теплоизоляционный плотной структуры средней плотности 900 кг/м3 и более по ГОСТ 20910-90.

Жаростойкий бетон средней плотности до 1100 кг/м3  включительно следует предусматривать преимущественно для ненесущих ограждающих конструкций и в качестве теплоизоляционных материалов.

Жаростойкий бетон средней плотности более 1100 кг/м3 надлежит предусматривать для несущих конструкций. Составы бетонов приведены в «Руководстве по возведению тепловых агрегатов из жаростойкого бетона» , 1983 г. и Справочном пособии к СНиП  «Технология изготовления жаростойких бетонов», 1991 г.

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

а) класс бетона по прочности на сжатие В;

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

в) класс жаростойкого бетона по предельно допустимой температуре применения согласно ГОСТ 20910-90 (должен указываться в проекте во всех случаях);

г) марка жаростойкого бетона по термической стойкости в водных Т1 и в воздушных Т2 теплосменах (назначается для конструкций, к которым предъявляются требования по термической стойкости);

д) марка по водонепроницаемости W (назначается для конструкций, к которым предъявляются требования по ограничению водонепроницаемости);

е) марка по морозостойкости F (назначается для конструкций, которые в период строительства или при остановке теплового агрегата могут подвергаться эпизодическому воздействию температуры ниже 0ºС);

ж) марка по средней плотности D (назначается для конструкций, к которым кроме конструктивных предъявляются требования теплоизоляции, и контролируется при их изготовлении).

5.3. Для бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях систематического воздействия повышенных и высоких температур, предусматривают бетоны:

а) классов по прочности на сжатие:

обычный бетон 

жаростойкий бетон  в зависимости от состава бетона;

            от В15,5 до В50 включительно;

б)  обычный бетон классов по прочности на осевое растяжение: от Bt0,8 до Bt3,2 включительно.

в) жаростойкий бетон марок по термической стойкости в водных теплосменах в зависимости от состава – Т15, Т125;

в воздушных теплосменах составов– 37 , Т210, Т225.

г) марок по водонепроницаемости:

обычный бетон  и жаростойкий бетон для несущих конструкций W2,  W8.

	д) марок по морозостойкости:

обычный бетон  и  жаростойкий бетон для несущих конструкций  – F25, F75.

е) жаростойкий бетон марок по средней плотности     применяется от D900 до  D1800;

5.4. Возраст бетона, отвечающий его классу и марке, назначается при проектировании исходя из реальных сроков фактического загружения проектными нагрузками и нагрева конструкции, способов их возведения и условий твердения. При отсутствии этих данных класс бетона устанавливается в возрасте 28 суток.

Значение отпускной прочности бетона в элементах, выполненных из обычного тяжелого бетона, устанавливается по ГОСТ 13015.0-83 и жаростойкого бетона – по ГОСТ 23521-79.

Для железобетонных конструкций из обычного тяжелого бетона, работающих в условиях воздействия повышенных температур, класс бетона по прочности на сжатие должны принимать:

для железобетонных элементов, рассчитываемых на воздействие многократно повторяющейся нагрузки, - не ниже В25;

для железобетонных сжатых стержневых элементов из тяжелого бетона – не ниже В20, то же для сильно нагруженных сжатых стержневых элементов (например, для колонн, воспринимающих значительные крановые нагрузки, и для колонн нижних этажей многоэтажных сооружений) – не ниже В30.

5.5. Для железобетонных конструкций из жаростойкого бетона, работающих в условиях воздействия высоких температур, должны принимать класс бетона по прочности на сжатие не ниже В12,5.

Для предварительно напряженных железобетонных конструкций из обычного и жаростойкого бетонов, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, класс бетона по прочности на сжатие должен приниматься в зависимости от вида и класса напрягаемой арматуры, ее диаметра и наличия анкерных устройств, но не менее В25.

Для бетонных и железобетонных конструкций, работающих в условиях воздействия высоких температур:

жаростойкие бетоны должны иметь марку по термической стойкости в водных теплосменах, не менее, при нагреве:

постоянном …………………………………………………………….. Т15

циклическом …………………………………………………………...  Т115

циклическом с резким охлаждением воздухом или водой…………. Т125

жаростойкие бетоны должны иметь марку по термической стойкости в воздушных теплосменах, не менее, при нагреве:

постоянном………………………. Т210

циклическом …………………….  Т220

Для железобетонных конструкций из обычного бетона и жаростойкого бетона марки по водонепроницаемости и прочности на сжатие должны быть, не менее:

для фундаментов, боровов и других сооружений, находящихся под землей ниже уровня грунтовых вод ………………………………………………W6-В25

для тепловых агрегатов и других сооружений, находящихся над землей и подвергающихся атмосферным осадкам…………………………..W10-В35



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 0ºС в условиях воздушно-влажностного состояния, обычный бетон и жаростойкий бетон должны иметь марку по морозостойкости не ниже F25.

Требования к конструкциям и изделиям из жаростойкого бетона, предназначенным для эксплуатации в условиях воздействия агрессивной среды и высокой температуры, должны устанавливаться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.11 в зависимости от степени агрессивности среды и условий эксплуатации.

В конструкциях и изделиях, предназначенных для работы в условиях воздействия высокой температуры и агрессивной среды, должен применяться жаростойкий бетон, наиболее стойкий в агрессивной среде:

нейтральной и щелочной газовой – жаростойкий бетон на портландцементе и шлакопортландцементе;

кислой газовой и в расплавах щелочных металлов – жаростойкий бетон на жидком стекле;

углеродной и фосфорной газовой – жаростойкий бетон на высокоглиноземистом и глиноземистом цементах и фосфатных связках; на алюмосиликатных заполнителях с содержанием в них окиси железа Fe2O3 не более 1,5 %;

водородной газовой – жаростойкий бетон на высокоглиноземистом цементе с заполнителями, содержащими окись алюминия Al2O3 не более 7 %.

Для конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных температур и попеременного увлажнения, рекомендуется применять обычный бетон класса по прочности на сжатие не менее В25 и марки по водонепроницаемости не менее W6 при нагреве до 120ºС включительно и не менее W8 при нагреве свыше 120ºС.

5.6. 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 20910-90.

При неравномерном и равномерном нагреве по высоте сечения элементов конструкций, в которых напряжения сжатия и жаростойком бетоне от собственного веса и нагрузки составляют более 0,1 МПа, предельно допустимая температура применения бетона устанавливается расчетом.

При воздействии температур, превышающих указанные в ГОСТ 20910-90, необходимо предусматривать устройство защитных слоев (футеровок).

5.7. Для замоноличивания стыков элементов сборных железобетонных конструкций проектную марку раствора следует устанавливать в зависимости от условий работы соединяемых элементов, но принимать не ниже М50.

5.8. Для замоноличивания стыков элементов сборных конструкций, которые в процессе эксплуатации или монтажа на наружном воздухе могут подвергаться воздействию отрицательных температур, следует применять растворы проектных марок по морозостойкости и водонепроницаемости не ниже принятых для стыкуемых элементов.

5.9. Основными прочностными характеристиками бетона являются нормативные сопротивления бетона осевому сжатию Rbn и нормативные сопротивления бетона осевому растяжению Rbtn.

5.10. Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию Rb и осевому растяжению Rbt  определяют по формулам:



                                                       Rb =                                                             (5.1)                                                                                                                           



                                                    Rbt =                                                             (5.2)                                                                                                                              



Значения коэффициентов надежности по бетону при сжатии γb = 1,3 – для предельных состояний по несущей способности (первая группа) и γb = 1,0 – для предельных состояний по эксплуатации пригодности (вторая группа).

Значения коэффициентов надежности по бетону при растяжении γbt = 1,5 – для предельных состояний по несущей способности при назначении класса бетона по прочности на сжатие и γbt = 1,0 – для предельных состояний по эксплуатационной пригодности.

В некоторых случаях расчетные значения прочностных характеристик бетона умножают на следующие коэффициенты условия работы:

γb1 = 0,9  - при продолжительном действии нагрузки;

γb2 = 0,85 – для конструкций, бетонируемых в вертикальном положении.



5.11. Влияние температуры на изменение прочности бетона при сжатии учитывают умножением прочностных характеристик бетона на коэффициент условия работы бетона при сжатии γbt .

Расчетные сопротивления сжатию:

для предельных состояний первой группы



                                                         Rb,tem = Rb ·γbt                                                   (5.3)                                                                                                                     



для предельных состояний второй группы



                                                    Rb,ser,t = Rb,ser · γbt                                                                                  (5.4)                                                                                                                                                                              



5.12. Влияние температуры на изменение прочности бетона при растяжении учитывают умножением прочностных характеристик бетона на коэффициент условия работы бетона при растяжении γtt .

Расчетные сопротивления растяжению:

для предельных состояний первой группы



                                                   Rbtt = Rbt · γtt                                                      (5.5)                                                                                                                      



для предельных состояний второй группы

                                                   Rbt,ser,t = Rbt,ser · γtt                                                                                 (5.6)                                                                                                                                                                          



5.13. Основными деформационными характеристиками бетона являются значения: предельных относительных деформаций бетона при осевом сжатии εb0 и растяжении εbt0; начального модуля упругости бетона Еb; коэффициента ползучести φb,cr; коэффициента поперечной деформации (коэффициента Пуассона) νb.p.; коэффициента линейной температурной деформации αbt; коэффициента температурной усадки бетона αсs.

5.14. При кратковременном действии нагрузки и температуры в расчетах используют начальный модуль упругости бетона Eb.

При кратковременном нагреве значения начального модуля упругости бетона определяют по формуле



                                                     Ebt = Eb · βb                                                    (5.7)                                                                                                                          



5.15. При длительном действии нагрузки и температуры значения начального модуля деформаций бетона Ebτ определяют с учетом ползучести бетона φb,cr .

Коэффициент ползучести бетона φb,cr получен как отношение полных относительных деформаций сжатия бетона при длительном воздействии температуры к упругим деформациям бетона естественной влажности до воздействия температуры.

5.16. При расчете прочности, образования и раскрытия трещин и деформаций железобетонных конструкций с учетом влияния температуры по деформационной модели для оценки напряженно деформируемого состояния сжатого бетона, как наиболее простые, могут быть использованы трех и  двух линейная диаграмма состояния бетона.

	Относительные деформации бетона при сжатии и растяжении  принимают в зависимости от температуры бетона при кратковременном и длительном воздействии температуры и нагрузки. 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.

	При расчете железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели двух линейную диаграмму состояния бетона с деформационными характеристиками используют при:  - кратковременном  воздействии температуры и нагрузки, расчете прочности и раскрытия нормальных трещин для определения напряженно деформируемого состояния сжатой зоны бетона, и при расчете образования трещин, для определения напряженно-деформируемого состояния растянутого бетона при упругой работе сжатого бетона;

- кратковременном и длительном воздействии температуры и нагрузки при расчете деформации железобетонных элементов с трещинами в растянутой зоне для определения напряженно-деформируемого состояния сжатого бетона.

	Коэффициент линейной температурной деформации бетона αbt  зависит от температуры. Коэффициент αbt определяют с учетом температурной усадки бетона при кратковременном и длительном нагреве. При определении температурного расширения бетона при повторном воздействии температуры после кратковременного или длительного нагрева к коэффициенту линейной температурной деформации αbt следует прибавить абсолютное значение коэффициента температурной усадки бетона αcs, соответственно для кратковременного или длительного нагрева.

		Коэффициент температурной усадки бетона αcs  принимают:

-   при кратковременном нагреве для подъема температуры на 10ºС/ч и более;

  -  при длительном нагреве – в зависимости от воздействия температуры во время эксплуатации.

		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.

		Коэффициент    теплопроводности   λ   бетона   в  сухом   состоянии   принимают в зависимости от средней температуры бетона в сечении элемента. 



Арматура



		Для армирования температуростойких железобетонных конструкций применяют арматуру, отвечающую требованиям соответствующих государственных стандартов ГОСТ 5781-82, ГОСТ 10884-81, ГОСТ 6727-80, ГОСТ 4543-71, ГОСТ 3632-72, ГОСТ 5949-79 и технических условий СТС АСЧМ 7-93, следующих классов и марок:

Стержневая арматурная сталь:

горячекатанная-гладкая класса А 240; периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (соответственно кольцевой и сердцевидный профиль) классов: А 300, А 400, А 500, А600, А800, А 1000;

холодно деформируемая периодического профиля класса В500.

Проволочная арматурная сталь:

холоднотянутая      высокопрочная    гладкая    и     периодического      профиля       классов Вр1200 – Вр 1500;

арматурные канаты спиральные семипроволочные классов: К-1400 (К-7),  К-1500  (К-7) и девятнадцатипроволочные класса К-1500 (К-19).

	Для железобетонных конструкций из жаростойкого бетона при нагреве арматуры выше 400ºС предусматривают стержневую арматуру и прокат: из легированной стали марки 30ХМ; из коррозиностойких    жаростойких   и    жаропрочных     сталей    марок    12Х13,    20Х13,   08Х17Т, 

12Х189Н9Т,   20Х23Н18,  45Х14Н14В2М.

	В предварительно напряженной арматуре с повышением температуры происходят дополнительные потери предварительного напряжения. Это еще более ограничивает допустимую температуру нагрева преднапряженной арматуры до 100ºC. Из-за развития пластических деформаций и изменения структуры стали температура нагрева арматуры ограничена (400-600ºC).

		Основной прочностной характеристикой арматуры является нормативное сопротивление напряжению Rsn , принимаемое равным гарантированному значению предела текучести с обеспеченностью не менее 0,95. Нормативные значения сопротивлению сжатию Rscn принимают равным нормативным значениям сопротивления растяжению, но не более значений, отвечающих предельным деформациям сжатого бетона, окружающего сжатую арматуру. Нормативные сопротивления проката из стали марок ВС-3 принимают по СНиП П-23-81*.

5.26. Расчетные значения сопротивления арматуры Rs определяют по формуле



                                                                                                                   (5.8)



Коэффициент надежности γs по арматуре принимают равным:

для предельных состояний первой группы:

1,1 – для арматуры классов А 240, А 300, А 400, А 500;

1,15 – для арматуры классов А 600, А 800;

1,2 – для арматуры классов А 1000, В500, Вр1200-Вр1500, К1400, К1500;

1,3 – для арматуры марок 30ХМ, 12Х13, 20Х13, 12Х18Н9Т, 20Х23Н18, 45Х14Н14В2М, 08Х17Т.

5.27.Влияние температуры на изменение нормативных и расчетных сопротивлений

арматуры учитывают умножением прочностных характеристик арматуры при растяжении и сжатии на коэффициент условия работы арматуры: γst.

Расчетные сопротивления продольной арматуры



                                         Rst = Rs·γst ;          Rsсt = Rsс·γst                                         (5.9)



Расчетные сопротивления поперечной арматуры



                                                  Rswt = Rsw·γst                                                          (5.10)



		 При воздействии температуры основными деформационными характеристиками арматуры являются значения относительных деформаций удлинения арматуры εs0 при достижении напряжениями расчетного сопротивления Rst  и модуля упругости арматуры Еst и коэффициента линейного температурного расширения арматуры αst. Значения относительных деформаций арматуры εs0 определяют как упругие при значении сопротивления арматуры Rst.



                                                           εs0 =                                                           (5.11)                                                                                                                             



Значения модуля упругости арматуры Еs принимают одинаковыми при растяжении и сжатии.

5.29.  Влияние температуры на изменения модуля упругости арматуры учитывают умножением модуля упругости арматуры Еs на коэффициент βs 



                                                                        Еst = Еs βs                                                        (5.12)                                                                                                                       



	Значения коэффициента βs принимают  в зависимости от температуры в центре тяжести растянутой арматуры и сжатой арматуры.

5.30. В качестве расчетной диаграммы состояния (деформирования) арматуры, устанавливающей связь между напряжениями σst и относительными деформациями εs арматуры, принимают двухлинейную диаграмму, которую используют при расчете железобетонных элементов по деформационной модели. Диаграммы состояния арматуры при растяжении и сжатии принимают одинаковыми.

5.31. С повышением температуры коэффициент температурного расширения арматуры αst увеличивается, и значения его принимают в зависимости от класса и марки арматуры и температуры ее нагрева.





6. Расчет элементов бетонных и железобетонных конструкций на воздействие температуры.





Расчет температуры в бетоне железобетонных конструкций



6.1. Расчет распределения температуры в железобетонных конструкциях производят для установившегося теплового потока методом расчета температуры ограждающих конструкций. Температуру арматуры в сечениях железобетонных конструкций принимают равной температуре бетона в месте ее расположения.

6.2. Для конструкций, находящихся на открытом воздухе, коэффициент теплоотдачи наружной поверхности αе, Вт/(м2·ºС) определяют  в зависимости от преобладающей скорости ветра зимой и летом.

При определении наибольших усилий в конструкции от воздействия температуры, а также при определении максимальной температуры нагрева бетона и арматуры исходят из максимальной средней скорости ветра (румбы) за июль или январь, повторяемость которой составляет 16% и более, согласно СНиП 23.01, но не менее 1 м/с.

6.3. Температуру бетона в сечениях конструкций при его нагреве в процессе эксплуатации определяют теплотехническим расчетом установившегося потока тепла при заданной по проекту расчетной температуре рабочего пространства или воздуха производственного помещения. Для конструкций, находящихся на открытом воздухе, наименьшие и наибольшие температуры бетона и арматуры определяют соответственно при минимальной зимней и максимальной летней температуре наружного воздуха района строительства.

6.4. Теплотехнический расчет статически неопределимых конструкций, работающих в условиях воздействия температур, производят на расчетную температуру, вызывающую наибольшие усилия. При расчете наибольших усилий от воздействия температур в конструкциях, находящихся на открытом воздухе, температуру бетона вычисляют соответственно по расчетной летней или зимней температуре наружного воздуха.

6.5. Коэффициент теплопроводности бетона  λ (Вт/м·ºС) в сухом состоянии принимают в зависимости от средней температуры бетона в сечении элемента.

Для конструкций, находящихся в помещении или на воздухе, но защищенных от воздействия ветра, коэффициент теплоотдачи наружной поверхности αе принимают в зависимости от температуры наружной поверхности и воздуха.

6.6. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкции αi находят методом расчета теплопередачи как для случая сложного теплообмена и при определении распределения температуры бетона по сечению элемента допускают его принимать в зависимости от температуры воздуха производственного помещения или рабочего пространства теплового агрегата. 

             При расчете распределения температуры по толщине конструкции необходимо учитывать различие площадей теплоотдающей внутренней и наружной поверхностей:

	при круговом очертании, если толщина стенки более 0,1 наружного диаметра;

	при квадратном или прямоугольном очертании, если толщина стенки более 0,1 длины большей стороны;

при произвольном очертании, если разница в площадях теплоотдающих внутренней и наружной поверхностей более 10 %.

6.7. Вычисленные температуры не должны превышать предельнодопустимые температуры бетона по ГОСТ 20910-90.

6.8.  В ребристых конструкциях, когда наружные поверхности бетонных ребер и тепловой изоляции совпадают, расчет температуры в бетоне производят по сечению ребра. Если бетонные ребра выступают за наружную поверхность тепловой изоляции, расчет температуры в бетоне ребра выполняют по методам расчета температурных полей или по соответствующим нормативным документам.

6.9.  Расчет распределения температур в стенках боровов и каналов, расположенных под землей, допускается производить:

для кратковременного нагрева, принимая сечение по высоте стен неравномерно нагретым с прямолинейным распределением температур бетона. 

Для длительного нагрева, принимают сечение по высоте стен равномерно нагретым.

6.10. Коэффициент теплопроводности λ огнеупорных и теплоизоляционных материалов принимают в зависимости от средней температуры материала.



Расчет деформаций от воздействия температуры



6.11. Расчет деформаций, вызванных нагреванием и охлаждением бетонных и железобетонных элементов, должен производиться в зависимости от наличия трещин в растянутой зоне бетона и распределения температуры бетона по высоте сечения элемента.

6.12.  При расчете элементов, подвергающихся нагреву, положение центра тяжести всего сечения бетона или его сжатой зоны, а также статический момент и момент инерции всего сечения следует определять, приводя все сечение к ненагретому, более прочному бетону.

6.13.  Для элемента, выполненного из одного вида бетона, если температура бетона наиболее нагретой грани не превышает 400ºС, сечение не разбивают на части.

6.14.  Когда температура бетона наиболее нагретой грани сечения превышает 400ºС в прямоугольном сечении элемента, выполненном из одного вида бетона, сечение по высоте разбивают на две части, линия раздела должна проходить по бетону, имеющему температуру  400ºС. В двутавровых и тавровых сечениях элементов, выполненных из одного вида бетона, линия раздела должна проходить по границе между ребром и полкой. В элементе, сечение которого по высоте состоит из различных видов бетона, линия раздела должна проходить по границе бетонов.

6.15. Для элемента, сечение которого по высоте состоит из трех видов бетона или двутаврового сечения, выполненного из одного вида бетона, если температура бетона наиболее нагретой грани превышает 400 ºС, сечение разбивают на три части.

6.16.  Во всех случаях расчета арматуру рассматривают как самостоятельную часть сечения.

Площадь нагретой растянутой  и сжатой арматуры приводят к ненагретому, более прочному бетону.

6.17.  Предельно допустимые деформации от воздействия температуры в элементах конструкций, в которых требуется их ограничение при нагревании и охлаждении, должны устанавливаться нормативными документами по проектированию соответствующих конструкций, а при их отсутствии должны указываться в задании на проектирование.





Расчет усилий от воздействия температуры



6.18. Расчет статически неопределимых железобетонных конструкций на воздействие температуры, производят одним из методов строительной механики, путем последовательных приближений с принятием действительной жесткости сечений.

6.19. Если исключить возможность хрупкого разрушения, то согласно теории прочности за предельное состояние конструкции принимают такое, когда при постоянном усилии значительно увеличиваются деформации. Такое состояние конструкции характеризуется образованием пластических шарниров с превращением статической системы в механизм. При воздействии только температурных усилий предельным состоянием конструкции является образование пластических шарниров с переходом системы в статически определимую. С образованием пластических шарниров снижаются температурные усилия, но разрушения конструкции не происходит.

	6.20. Для конструкций, за предельное состояние которых принимают образование одного или такого количества пластических шарниров, когда система превращается в статически определимую конструкцию, расчет по несущей способности ведут на совместное действие усилий от температуры и нагрузки. Для конструкций, за предельное состояние которых принимают образование последнего пластического шарнира, когда система превращается в механизм, расчет по несущей способности ведут методом предельного равновесия на действие усилий от нагрузки без учета температурных усилий.

	6.21. Для большей части железобетонных элементов при воздействии температуры можно допустить определение жесткости для наиболее напряженного сечения от совместного воздействия температуры и нагрузки и принимать ее постоянной  по длине однозначной эпюры моментов. Для более точного определения усилий в предварительно напряженных элементах, а также в сжатых или изгибаемых слабо армированных элементах с ненапрягаемой арматурой, у которых участки без трещин занимают значительную длину пролета, жесткость определяют с учетом распределения трещин по длине совместного воздействия нагрузки и температуры.

	6.22. Кривизну железобетонных элементов постоянного сечения с трещинами в растянутой зоне вычисляют для наиболее напряженного сечения, а для других сечений принимают пропорционально изменению изгибающего момента.

	6.23. Значительная часть железобетонных элементов в условиях воздействия температуры работает с трещинами в растянутой зоне. При расчете их способом последовательных приближений в начале статически неопределимую конструкцию рассчитывают на действие нагрузки и температуры при минимальной жесткости элемента. Для предварительно напряженных элементов, работающих без трещин, целесообразно для первого приближения принимать жесткость элементов как для упругой стадии работы.

	

	6.24. При кратковременном неравномерном нагреве по высоте сечения железобетонного элемента температурный момент с повышением температуры сжатой зона нарастает и тем интенсивнее, чем больше процент армирования и выше прочность бетона. При кратковременном нагреве крайнего волокна сжатой зоны бетона до 500-600ºС наблюдаются наибольшие температурные моменты.

	Наибольшие температурные моменты возникают при первом кратковременном нагреве. При повторных кратковременных нагревах и длительном нагреве температурные моменты меньше, чем при первом нагреве.

	6.25.  Температурные моменты в сборных железобетонных элементах зависят от вида стыка арматуры и прочности раствора в шве. Температурные моменты в элементах со стыковыми накладками из арматуры и в шве с жестким раствором с прочностью, равной прочности бетона, такие же, как в монолитном элементе; с раствором пластичной консистенции, прочность которого в  3 раза  меньше   прочности   бетона,  -   уменьшить  на 15 % и с теплоизоляционным раствором – на 30 %.

		Температурные моменты в элементах со стыками арматуры из косынок и накладок из листовой стали и из уголков на 50 % меньше моментов в элементе без стыка.

	6.26. При совместном воздействии усилий от температуры и нагрузки с увеличением нагрузки происходит снижение температурных усилий вследствие развития пластических деформаций бетона и арматуры. В элементе, заделанном на опорах,  момент от нагрузки и температуры суммируются в опорных сечениях, температурные усилия влияют на образование первых пластических шарниров, но значение их снижается на 50 % из-за развития пластических деформаций сжатия бетона и арматуры, нагретых до высоких температур. 

	В пролете момент от нагрузки снижается из-за образования температурного момента другого знака. После образования опорных пластических шарниров железобетонный элемент превращается в статически определимую конструкцию. Температурный момент в пролете пропадает, и остается только момент от нагрузки. Полное разрушение элемента происходит при образовании пластического шарнира в середине пролета, когда в нагретой до высоких температур арматуре резко увеличиваются пластические деформации.

	

	

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



Расчет бетонных элементов по прочности



7.1. Бетонные элементы рассчитывают по прочности на действие продольных сжимающих сил и на местное сжатие при постоянном нагреве и температурах выше предельно допустимых для применения арматуры.

7.2. Расчет по прочности элементов бетонных конструкций, подвергающихся воздействию продольной сжимающей силы и высоких температур, должен производиться для сечений, нормальных к их продольной оси без учета сопротивления бетона растянутой зоны.

Расчет внецентренно сжатых элементов производится без учета сопротивления бетона растянутой зоны, принимая, что достижение предельного состояния характеризуется разрушением сжатого бетона. Сопротивление бетона сжатию условно представляется напряжениями, равными Rb,tem равномерно распределенными по сжатой зоне сечения.

7.3. При расчете внецентренно сжатых бетонных элементов должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет продольной силы еа.

Эксцентриситет продольной силы е0 относительно центра тяжести приведенного сечения определяют как сумма эксцентриситетов продольной силы: определяемого из статического расчета конструкции и случайного. Следует учитывать также деформации от неравномерного нагрева бетона по высоте сечения, суммируя их с эксцентриситетом продольной силы. Если деформации от нагрева уменьшают эксцентриситет продольной силы, то учет их не производится.

7.4. Для бетонных внецентренно сжатых элементов при гибкости l0/i>14 для прямоугольных сечений при l0/h>4  и расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения необходимо учитывать влияние на их несущую способность прогибов. 

7.5. Внецентренно сжатые бетонные элементы, в которых образование трещин не допускают по условиям эксплуатации, независимо от расчета должны быть проверены с учетом сопротивления бетона растянутой зоны. 



Прочность элементов железобетонных конструкций



7.6. Расчет по прочности железобетонных элементов в условиях воздействия температуры на действие изгибающих моментов, продольных сил (внецентренное сжатие или растяжение) производят для сечений нормальных к их продольной оси на основе предельных усилий. Предельные усилия в сечении, нормальном к продольной оси элемента, определяют исходя из следующих предпосылок:

сопротивление бетона растяжению принимают равным нулю;

сопротивление бетона сжатию представляют напряжениями, равными Rb,tem, и равномерно распределенными по сжатой зоне бетона;

деформации и напряжения в арматуре определяют в зависимости от высоты сжатой зоны бетона;

растягивающие напряжения в арматуре принимают не более расчетного сопротивления растяжению Rst ;

сжимающие напряжения в арматуре принимают не более расчетного сопротивления сжатию Rsct .



7.7. Расчет по прочности нормальных сечений производят в зависимости от соотношения между значениями высоты сжатой зоны бетона , определяемыми из соответствующих условий равновесия, и граничным значением относительной высоты сжатой зоны ξR, при котором предельное состояние элемента наступает одновременно с достижением в растянутой арматуре напряжения, равного расчетному сопротивлению Rst.

7.8. При расчете прочности в условиях воздействия температуры усилия и деформации в сечении, нормальном к продольной оси элемента, определяют на основе деформационной модели, используя уравнения равновесия внешних сил и внутренних усилий в сечении элемента с учетом изменения свойств бетона и арматуры от воздействия температуры.

Общие положения расчета, расчетные зависимости между усилиями и деформациями, методика расчета по прочности нормальных сечений принимают по СП 52-101-03.

Бетон по высоте сечения разбивают на элементарные участки с одинаково деформируемыми стержнями арматуры. Диаграмму деформирования бетона на сжатие строят для средней температуры бетона сжатой зоны. Диаграмму деформирования арматуры строят для температуры ее нагрева. До момента разрушения, соблюдается условие равновесия внешних сил и внутренних усилий с учетом плоского деформирования сечения. Моментную ось удобно выбирать на сжатой грани сечения.

Критерием исчерпания прочности нормального сечения, является достижение краевой деформацией сжатого бетона ее предельного значения εb2. В сжатых колоннах от четырехстороннего воздействия температуры определяют распределение температур по сечению колонны. Сечение разбивают на полые прямоугольники с одинаковой температурой нагрева, для которых принимают равномерное распределение напряжений. Строят диаграммы деформирования бетона для температуры нагрева середины толщины каждого участка бетона и диаграммы деформирования арматуры для температуры ее нагрева.

За предельное значение деформаций укорочения с однозначной эпюрой напряжений и деформаций, принимают предельную деформацию наименее нагретого бетона в сечении при однородном напряженном состоянии εb0, при нулевой кривизне в сечении.

По диаграмме деформирования для каждого участка определяют напряжения в бетоне и в арматуре соответствующие предельной деформации бетона наименее нагретого участка.

Прочность сечения проверяется из уравнения равновесия.

7.9. Расчет по прочности железобетонных элементов при действии поперечных сил производят на основе модели наклонных сечений. При расчете по модели наклонных сечений должны быть обеспечены прочность элемента по полосе между наклонными сечениями, и по наклонному сечению на действие поперечных сил, а также прочность по наклонному сечению на действие момента.

Прочность по наклонной полосе характеризуется максимальным значением поперечной силы, которое может быть воспринято наклонной полосой, находящейся под воздействием сжимающих усилий вдоль полосы и растягивающих усилий от поперечной арматуры, пересекающей наклонную полосу. При этом прочность бетона определяют по сопротивлению бетона осевому сжатию с учетом влияния сложного напряженного состояния в наклонной полосе и средней температуре нагрева бетона наклонной полосы.

7.10. Расчет по наклонному сечению на действие поперечных сил производят на основе уравнения равновесия внешних и внутренних поперечных сил, действующих в наклонном сечении с длинной проекции "с" на продольную ось элемента. Внутренние поперечные силы включают поперечную силу, воспринимаемую бетоном в наклонном сечении, и поперечную силу, воспринимаемую пересекающей наклонное сечение поперечной арматуры. При этом поперечные силы, воспринимаемые бетоном и поперечной арматурой, определяют по сопротивлениям бетона и поперечной арматуры растяжению с учетом длинны проекции  наклонного сечения и максимальной температуры нагрева поперечной арматуры и бетона.

7.11. Расчет по наклонному сечению на действие момента производят на основе уравнения равновесия моментов от внешних и внутренних сил, действующих в наклонном сечении с длинной проекции "с" на продольную ось элемента. Моменты от внутренних сил включают момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение продольной растянутой арматурой, и момент, воспринимаемый пересекающей наклонное сечение поперечной арматурой. При этом моменты, воспринимаемые продольной и поперечной арматурой, определяют по сопротивлениям продольной и поперечной арматуры растяжению с учетом длинны проекции  наклонного сечения и температуры нагрева продольной арматуры и максимальной температуры нагрева поперечной арматуры.

7.12. Расчет железобетонных элементов на местное сжатие (смятие) производят при действии сжимающей силы, приложенной на ограниченной площади нормально к поверхности железобетонного элемента. При этом учитывают повышенное сопротивление сжатию бетона в пределах грузовой площади (площади смятия) за счет объемного напряженного состояния бетона под грузовой площадью, зависящее от расположения грузовой площади на поверхности элемента.

	При наличии косвенной арматуры в зоне местного сжатия учитывают дополнительное повышение сопротивления сжатию бетона под грузовой площадью за счет сопротивления косвенной арматуры.

7.13. Расчет на продавливание производят для плоских железобетонных элементов (плит) при действии на них (нормально к плоскости элемента) местных, концентрированно приложенных усилий – сосредоточенных силы и изгибающего момента.

При расчете на продавливание рассматривают расчетное поперечное сечение, расположенное вокруг зоны передачи усилий на элемент на расстоянии 0,5 h0 нормально к его продольной оси, по поверхности которого действуют касательные усилия от сосредоточенных сил и изгибающего момента.

Действующие касательные усилия по площади расчетного поперечного сечения должны быть восприняты бетоном с сопротивлением бетона осевому растяжению Rbtt и расположенной по обе стороны от расчетного поперечного сечения на расстоянии 0,5 h0 поперечной арматурой с сопротивлением поперечной арматуры растяжению Rswt .

При действии сосредоточенной силы касательные усилия, воспринимаемые бетоном и арматурой, принимают равномерно распределенными по всей площади расчетного поперечного сечения. При действии изгибающего момента касательные усилия, воспринимаемые бетоном и поперечной арматурой, принимают линейно изменяющимися по длине расчетного поперечного сечения в направлении действия момента с максимальными касательными усилиями противоположного знака у краев расчетного поперечного сечения в этом направлении.

При действии момента M в месте приложения сосредоточенной нагрузки, половину этого момента учитывают при расчете на продавливание, а другую половину учитывают при расчете по нормальным сечениям по ширине сечения, включающем ширину площадки передачи нагрузки и высоту сечения плоского элемента по обе стороны от площадки передачи нагрузки.

При действии сосредоточенных моментов и силы в условиях прочности соотношение между действующими сосредоточенными моментами, учитываемые при продавливании, и предельным моментом принимают не более соотношения между действующим сосредоточенным усилием и предельным.



Расчет элементов железобетонных конструкций по предельным состояниям 

второй группы.



8.1. Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

расчет по раскрытию трещин;

расчет по деформациям.

8.2. Расчет по образованию трещин производят для проверки необходимости расчета по раскрытию трещин, а так же для проверки необходимости учета трещин при расчете по деформациям.



Расчет железобетонных элементов по раскрытию трещин



8.3. Расчет железобетонных элементов по раскрытию трещин производят в тех случаях, когда изгибающий момент от внешней нагрузки и температуры М относительно оси, нормальной к плоскости действия момента и проходящий через центр тяжести приведенного поперечного сечения элемента, больше изгибающего момента Мcr , воспринимаемого нормальным сечением элемента при образовании трещин.

Для  центрально растянутых элементов ширину раскрытия трещин определяют, когда продольное растягивающее усилие от внешней нагрузки и температуры больше продольного растягивающего усилия Ncrc, воспринимаемое элементом при образовании трещин.

8.4. Расчет железобетонных элементов производят по непродолжительному и продолжительному раскрытию трещин. Непродолжительное раскрытие трещин определяют от совместного действия постоянных и временных (длительных и кратковременных) нагрузках при кратковременном нагреве, продолжительное только от постоянных и временных длительных нагрузках при длительном нагреве. Ширина раскрытия трещин аcrc от действия внешней нагрузки и температуры не должна превышать предельно допустимую ширину раскрытия трещин.

8.5. Изгибающий момент Mcrc при образовании трещин определяют, если усилия в железобетонном элементе вызваны только воздействием температуры. Расчет образования трещин следует производить: в элементах статически неопределимых конструкций, когда перепад температур по высоте сечения более 30º С; в статически определимых конструкциях – более 50º С; при этом температура растянутой арматуры в элементах из обычного тяжелого бетона выше 100º С и из жаростойкого железобетона – выше 70º С. 

При совместном воздействии нагрузки и температуры трещина образуется от внешней нагрузки при более низких температурах.

Расчет по образованию трещин при температурах выше 200º С, элементов с µ  0,4% можно не производить, так как эти элементы работают с трещинами в растянутой зоне.

8.6. Момент образования трещин с учетом неупругих деформаций растянутого бетона определяют с учетом следующих положений:

		сечения после деформирования остаются плоскими;

		эпюру напряжений в сжатой зоне бетона принимают треугольной формы;

		эпюру напряжений в растянутой зоне принимают трапециевидной формы с напряжениями, не превышающими расчетных значений сопротивления бетона растяжению

		напряжения в арматуре принимают в зависимости от относительных деформаций как для упругого тела 

		относительную деформацию крайнего растянутого волокна бетона принимают равной ее предельному значению.



Расчет элементов железобетонных конструкций по деформациям



8.7.  Расчет элементов железобетонных конструкций по деформациям производят  с 

учетом эксплуатационных требований, предъявляемых конструкциям.

Расчет по деформациям следует производить на действие постоянных, временных, длительных и кратковременных нагрузок и кратковременного нагрева при ограничении деформаций  технологическими или конструктивными требованиями.

Значения предельно допустимых деформаций элементов принимают  согласно СНиП 2.01.07 и нормативным документам на отдельные  виды конструкций.

8.8.  Расчет железобетонных элементов по прогибам производят из условия:  

-прогиб железобетонного элемента от действия внешней нагрузки  и температуры должны быть меньше значения предельно допустимого прогиба железобетонного элемента.

При действии постоянных, длительных и кратковременных нагрузок и кратковременного и длительного нагрева прогиб балок или плит во всех случаях не должен превышать  1/150 пролета и 1/75 вылета консоли.









Конструктивные требования.



9.1. Для обеспечения несущей способности, пригодности и нормальной эксплуатации и долговечности бетонных и железобетонных конструкций помимо требований, определяемых расчетом, следует выполнять конструктивные требования:

по геометрическим размерам элементов конструкций;

по армированию (содержанию и расположению арматуры, толщине защитного слоя бетона, анкеровки и соединениям арматуры);

по защите конструкций от неблагоприятного влияния воздействий среды.

9.2.  Минимальные геометрические размеры сечений конструкций следует назначать такими, чтобы обеспечивать:

возможность надлежащего размещения арматуры (расстояния между стержнями, защитный слой бетона и т.д.), ее анкеровки и совместной работы с бетоном;

достаточную жесткость конструкций;

необходимую огнестойкость, водонепроницаемость конструкций, тепло и звукоизоляцию, коррозионную стойкость, радиационную защиту и т.п.;

возможность качественного изготовления при бетонировании конструкций.

9.3. В конструкциях  сооружений, испытывающих температурные и влажностные воздействия, следует предусматривать их разрезку температурно-усадочными швами, расстояния между которыми назначают в зависимости от температурных условий, конструктивных особенностей сооружения.

При неравномерной осадке фундаментов следует предусматривать разделение конструкций осадочными швами.



Армирование



9.4.  Арматура, расположенная внутри сечения конструкции, должна иметь защитный слой бетона (расстояние от поверхности арматуры до соответствующей грани конструкций), чтобы обеспечивать:

совместную работу арматуры с бетоном;

защиту арматуры от внешних воздействий (технологических, температурных, влажностных и т.д.);

возможность анкеровки и стыкования арматуры.

9.5. Толщину защитного слоя бетона следует принимать  в зависимости от назначения конструкции, характера работы арматуры в конструкции и температуры. Минимальные значения толщины защитного слоя бетона следует принимать не менее: 

20 мм для рабочей арматуры в монолитных конструкциях; 15 мм для рабочей арматуры в сборных конструкциях; 

не 5 мм меньше для конструктивной арматуры по сравнению с требуемыми для рабочей арматуры; 

и во всех случаях не менее диаметра стержня арматуры. 

9.6. Минимальные расстояния в свету между стержнями арматуры следует принимать такими, чтобы обеспечить совместную работу арматуры с бетоном и качественное изготовление конструкций, связанное с укладкой и уплотнением бетонной смеси, но не менее наибольшего диаметра стержня, а также не менее:

25 мм – при горизонтальном или наклонном положении стержней нижней арматуры, расположенной в один или два ряда;

30 мм – то же для верхней арматуры;

50 мм – то же при расположении нижней арматуры более чем в два ряда (кроме стержней двух нижних рядов), а так же при бетонировании стержней в вертикальном положении.

9.7. В железобетонных элементах  площадь сечения продольной растянутой арматуры, а также сжатой, если она требуется по расчету, в процентах от площади сечения бетона, равной произведению ширины прямоугольного сечения либо ширины ребра таврового (двутаврового) сечения на рабочую высоту сечения,  следует принимать не менее:

0,1% - в изгибаемых, внецентренно растянутых элементах и внецентренно сжатых элементах при гибкости ≤17 (для прямоугольных сечений ≤5);

0,25% – во внецентренно сжатых элементах при гибкости ≥87 (для прямоугольных сечений ≥25);

В элементах с продольной арматурой, расположенной равномерно по контуру сечения, а также в центрально растянутых элементах минимальную площадь сечения всей продольной арматуры следует принимать вдвое большей указанных выше значений и относить их к полной площади сечения бетона.

9.8. В бетонных конструкциях, если позволяет температура, следует предусматривать конструктивное армирование:

в местах резкого изменения размеров сечения элементов;

в бетонных стенах под и над проемами;

во внецентренно сжатых элементах, рассчитываемых по прочности без работы растянутого бетона у граней, где возникают растягивающие напряжения; при этом коэффициент армирования μs принимают не менее 0,025%.

9.9. В железобетонных линейных конструкциях и плитах наибольшие расстояния между осями стержней продольной арматуры, обеспечивающие эффективное вовлечение в работу бетона, равномерное распределение напряжений и деформаций, а также ограничение ширины раскрытия трещин между стержнями арматуры, должны быть не более:

200 мм – при высоте поперечного сечения h до 150 мм;

1,5 h и 400 мм – при высоте поперечного сечения h свыше 150 мм.

В железобетонных колоннах: 400 мм – в направлении перпендикулярном плоскости изгиба; 500 мм – в направлении плоскости изгиба.

В железобетонных стенах расстояния между стержнями вертикальной арматуры принимают не более 2t и 400 мм (t – толщина стены), а горизонтальной – не более 400 мм.

Наибольшие расстояния между стержнями распределительной арматуры плит рекомендуется  принимать не более 2h и 600 мм.

9.10. В балках и ребрах шириной более 150 мм число продольных рабочих растянутых стержней в поперечном сечении должно быть не менее двух. При ширине элемента 150 мм  и менее допускается устанавливать в поперечном сечении один продольный стержень.

9.11. В балках до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры не менее ½ площади сечения стержней в пролете и не менее двух стержней.

В плитах до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры на 1 м ширины плиты площадью сечения не менее 1/3 площади сечения стержней на 1 м ширины плиты в пролете.

9.12. Поперечную арматуру следует устанавливать исходя из расчета на восприятие усилий, а также с целью ограничения развития трещин, удержания продольных стержней в проектном положении и предотвращения их бокового выпучивания в любом направлении.

Поперечную   арматуру  устанавливают  у  всех  поверхностей  железобетонных  элементов, вблизи которых ставится продольная арматура. При этом поперечная арматура должна охватывать крайние продольные стержни.

9.13. Диаметр поперечной арматуры (хомутов) в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм.

Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов принимают не менее 6 мм.

В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры.

9.14.  В железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,5 h0 и не более 300 мм.

В сплошных плитах, а также в часторебристых плитах высотой не менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участке элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать.

В балках и ребрах высотой 150 мм и более, а также в часторебристых плитах высотой 300 мм и более, на участках элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,75 h0 и не более 500 мм.

9.15.  Во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в изгибаемых элементах при наличии учитываемой в расчете сжатой продольной арматуры, с целью предотвращения выпучивания продольной арматуры следует устанавливать поперечную арматуру с шагом не более 15 d и не более 500 мм (d – диаметр сжатой продольной арматуры).

	Если площадь сечения сжатой продольной арматуры, устанавливаемой у одной из граней элемента, более 1,5%, поперечную арматуру следует устанавливать с шагом не более 10 d и не более 300 мм.

9.16. Конструкция хомутов (поперечных стержней) во внецентренно сжатых линейных элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайне мере через один) располагались в местах перегибов, а эти перегибы – на расстоянии не более 400 мм по ширине грани. При ширине грани не боле 400 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех допускается охват всех продольных стержней одним хомутом.

В элементах, на которые действуют крутящие моменты, поперечная арматура (хомуты) должна образовывать замкнутый контур.

9.17.  Поперечную арматуру в плитах в зоне продавливания устанавливают с шагом не более 1/3 h0 и не более 300 мм стержни, ближайшие к контуру грузовой площади. При этом ширина зоны постановки поперечной арматуры (от контура грузовой площади) должна быть не менее 1,5 h0. Расстояние между стержнями поперечной арматуры в направлениях, параллельных сторонам расчетного контура, принимают не более ¼ длины стороны расчетного контура.

Расчетную поперечную арматуру в виде сеток косвенного армирования при местном сжатии (смятии) располагают в пределах расчетной площади Ab,max. При расположении грузовой площади у края элемента сетки косвенного армирования располагают по площади (размерами в каждом направлении двух взаимно перпендикулярных сторон) размера грузовой площади от края элемента в рассматриваемом направлении (Рис. 7.8).

По глубине сетки располагают:

при толщине элемента более удвоенного большего размера грузовой площади – в пределах удвоенного размера грузовой площади;

при толщине элемента менее удвоенного большего размера грузовой площади – в пределах толщины элемента.

9.18. Поперечная арматура, предусмотренная для восприятия поперечных сил и крутящих моментов, а также учитываемая при расчете на продавливание, должна иметь надежную анкеровку по концам путем приварки или охвата продольной арматуры, обеспечивающую равнопрочность соединений и поперечной арматуры.

9.19. Анкеровку арматуры осуществляют одним из следующих способов или их сочетанием:

в виде прямого окончания стержня (прямая анкеровка);

с загибом на конце стержня в виде крюка, отгиба (лапки) или петли;

с приваркой или установкой поперечных стержней;

с применением специальных анкерных устройств на конце стержня.

	9.20. Прямую анкеровку и анкеровку с лапками допускается применять только для арматуры периодического профиля. Для растянутых гладких стержней следует предусматривать крюки, петли, приваренные поперечные стержни или специальные анкерные устройства.

9.21.  При расчете длины анкеровки арматуры следует учитывать способ анкеровки, класс арматуры и ее профиль, диаметр арматуры, прочность бетона и его напряженное состояние в зоне анкеровки, конструктивные решения элемента в зоне анкеровки (наличие поперечной арматуры, положение стержней в сечении элемента и др.).



Соединения арматуры



9.22.  Для соединения арматуры принимают один из следующих типов стыков:

а) стыки внахлестку без сварки:

с прямыми концами стержней периодического профиля;

с прямыми концами стержней с приваркой или установкой на длине нахлестки поперечных стержней;

с загибами на концах (крюки, лапки, петли); при этом для гладких стержней применяют только крюки и петли.

б) сварные и механические стыковые соединения:

сваркой арматуры;

с применением специальных механических устройств (стыки, опресованные муфтами, соединение арматуры с винтовым периодическим профилем резьбовыми муфтами и др.).

9.23. Стыки арматуры внахлестку (без сварки) применяют при стыковании стержней с диаметром рабочей арматуры не более 40 мм.

9.24. При применении гнутой арматуры (отгибы, загибы концов стержней) минимальный диаметр загиба отдельного стержня должен быть таким, чтобы избежать разрушения или раскалывания бетона внутри загиба арматурного стержня и его разрушение в месте загиба.

Минимальный диаметр оправки dоп для арматуры принимают в зависимости от диаметра стержня ds не менее:

	для гладких стержней 

dоп= 2,5 ds  при  ds<20 мм;

dоп= 4 ds  при  ds≥20 мм;



для стержней периодического  профиля

dоп= 5 ds  при  ds<20 мм;

dоп= 8 ds  при  ds≥20 мм.





Элементы сборных жаростойких железобетонных конструкций



9.25. Стыки между стеновыми панелями из жаростойкого бетона предусматривают на растворе с установкой бетонного бруса размером 5 х 5 см (Рис. 9.1). В стыках панелей, перекрывающих рабочее пространство теплового агрегата, бетонный брус устанавливают на растворе с менее нагретой стороны ребер. Пространство между ребрами стыкуемых подвесных панелей с консольными выступами плиты заполняют теплоизоляционным материалом.

Стыки между панелями из легкого  жаростойкого бетона заполняют раствором прочностью на сжатие, меньшей прочности бетона футеровки. Марку раствора принимают не ниже М15. Продольные торцевые поверхности панелей должны иметь пазы или скосы, удерживающие раствор от выпадания.

Толщину шва стыка между сборными элементами тепловых агрегатов принимают не менее 20 мм.





Рис. 9.1. Стыки элементов сборных конструкций из жаростойкого бетона

а- стык ребристых панелей в стенах; б- то же, в покрытиях; в- то же, с консольными выступами; г- стык двухслойных панелей; д- стык панелей с окаймляющим арматурным каркасом; е- стык панелей с окаймляющим каркасом из тяжелого жаростойкого бетона; ж- стык панелей из легкого жаростойкого бетона;  1- тяжелый жаростойкий бетон; 2- арматурный каркас; 3- легкий жаростойкий бетон с D1100 и менее; 4- брусок сечением 50*50мм из тяжелого жаростойкого бетона; 5- стержень диаметром 6мм; 6- жаростойкий раствор; 7- уголок жесткости панели; 8- жаростойкий легкий бетон с D1200 и более; 9- анкер; 10- теплоизоляционная прослойка толщиной 10-20мм; 11- металлический лист; 12- стыковая накладка



9.26. Соединение арматуры в сборных элементах из жаростойкого бетона допускается выполнять через окаймляющие уголки, стыковые накладки или путем стыкования арматуры внахлестку.

В стыках панелей, передающих усилия от арматуры через косынку на стыковую накладку с эксцентриситетом, предусматривают анкеры из арматуры периодического профиля. Длина анкерных стержней, приваренных к пластине втавр или внахлестку, должна быть не менее lan .

Если необходимую расчетную длину анкеров трудно выдержать из-за температуры, превышающей предельно допустимую температуру применения арматуры, устанавливаемой по расчету, то уменьшают длину анкеров с обязательной приваркой к его концу дополнительной пластины.

9.27. Температурно-усадочный шов заполняется асбестовермикулитовым раствором, каолиновой ватой или шнуровым асбестом, смоченным в глиняном растворе (Рис. 9.2).



Рис. 9. 2.  Температурные швы в конструкциях из жаростойкого бетона

а- шов, заполненный шнуровым асбестом; б- то же, бетонным бруском; в- то же, с металлическим компенсатором; 1- шнуровой асбест, смоченный в глиняном растворе; 2- бетонный брусок; 3- компенсатор;  4- стальной стержень диаметром 6мм



Температурно-усадочные швы в бетонных и железобетонных конструкциях принимают шириной не менее 20 мм.

Когда давление в рабочем пространстве теплового агрегата не равно атмосферному, температурно-усадочный шов должен иметь уширение для установки бетонного бруса. Брус устанавливают насухо без раствора. Между брусом и менее нагретой поверхностью шов заполняют легко деформируемым теплоизоляционным материалом.

В печах, где требуется герметичность рабочего пространства, с наружной поверхности в температурно-усадочном шве должен предусматриваться компенсатор.

9.28.  Для организованного развития усадочных трещин в бетоне со стороны рабочего пространства теплового агрегата предусматривают усадочные швы. Швы шириной 2-3 мм и глубиной, равной 1/10 высоты сечения, но не менее 20 мм, следует располагать через 60 см в двух взаимно перпендикулярных направлениях (Рис. 9.3).





Рис. 9. 3.    Швы со стороны нагреваемой поверхности в  конструкциях из жаростойкого бетона

а- компенсационные; б- усадочные; 1- компенсационный шов шириной 2-5мм; 2- усадочный шов глубиной 0,1   и шириной 2-3мм.



9.29.  Усилия от неравномерного нагрева бетона по высоте сечения элемента допускается уменьшать:

устройством компенсационных швов в более нагретой сжатой зоне бетона (Рис. 9.3). Компенсационные швы шириной 2-5 мм следует располагать через 60 см на глубину не более 0,5 высоты сечения элемента в направлении, перпендикулярном к действию сжимающих усилий от воздействия температуры;

повышением температуры растянутой арматуры, расположенной у менее нагретой грани бетона, посредством увеличения толщины защитного слоя бетона или устройством наружной теплоизоляции.

9.30. В железобетонных конструкциях из жаростойкого бетона для восприятия растягивающих усилий устанавливают арматуру у менее нагретой грани сечения элемента.

Если в конструкциях от нагрузки растягивающие усилия возникают со стороны более нагретой грани сечения элемента, то арматура может воспринимать растягивающие усилия при температуре, не превышающей предельно допустимую температуру применения арматуры, устанавливаемой по расчету. 

Для снижения температуры арматуры допускается увеличивать толщину защитного слоя бетона у более нагретой грани сечения элемента  до 6 диаметров продольной арматуры или предусматривать теплоизоляцию из легкого жаростойкого бетона (Рис. 9.4).





Рис. 9. 4.    Конструкция изгибаемого железобетонного элемента, нагреваемого до температуры более 400°С со стороны растянутой зоны

тяжелый жаростойкий бетон; 2- теплоизоляционный слой из легкого жаростойкого бетона; 3 –сетка из жаростойкой стали диаметром 4мм; 4- продольная рабочая арматура



На границе бетонов разных видов следует устанавливать конструктивную арматуру из жаростойкой стали диаметром не более 4 мм, которая должна быть приварена к хомутам.

Температура нагрева конструктивной арматуры не должна превышать предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры.

9.31. Несущие и ненесущие конструкции тепловых агрегатов выполняют из сборных однослойных или многослойных элементов. Сборные ограждающие конструкции предусматривают из блоков, плит и панелей.

В двухслойных панелях, проектируемых из разных видов жаростойкого бетона, теплоизоляционный легкий жаростойкий бетон может предусматриваться как со стороны рабочего пространства, так и с наружной стороны теплового агрегата.

Для улучшения  совместной работы отдельных слоев бетона допускается предусматривать установку конструктивной арматуры или анкеров. Арматура заходит в каждый слой бетона на глубину не менее 50 мм. Если в зоне сопряжения отдельных слоев бетона температура превышает предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры,  то для усиления связи между слоями устраивают выступы или бетонные шпонки.

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 снижения рабочей арматуры, устанавливаемой в ребрах, 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. 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.

9.32. В двухслойных панелях на металлическом листе легкий жаростойкий бетон крепят анкерами, приваренными к листу (Рис. 9.5). Анкеры принимают диаметром 6-10 мм или полосы 3х20 мм. Длина анкера должна быть не менее половины толщины футеровки, а расстояния между ними – не более 250 мм. Металлический лист толщиной не менее 3 мм должен иметь отогнутые края или приваренные «на перо» по контуру уголки.





Рис. 9. 5.   Конструкции панелей  из легкого жаростойкого бетона:

а – двухслойная панель на металлическом листе; б- панель с окаймляющим каркасом из тяжелого жаростойкого бетона; в- панель с окаймляющим арматурным каркасом; г- панель со стальными анкерами и эффективной теплоизоляцией; 1- уголок жесткости панели; 2- металлический лист; 3- анкер; 4- легкий жаростойкий бетон с D1100 и менее; 5- легкий жаростойкий бетон с D1200 и более; 6- окаймляющий каркас из тяжелого жаростойкого бетона; 7- арматурный каркас; 8- эффективная теплоизоляция; 9- усадочный шов; 10- шайба





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 800ºС ограждающую конструкцию с целью увеличения ее термического сопротивления делают многослойной с включением в ее состав слоев из эффективной теплоизоляции (Рис. 9.5 г).

Многослойная несущая или самонесущая конструкция со стороны рабочего пространства имеет футеровочную плиту из жаростойкого бетона, а с не нагреваемой стороны – несущее основание в виде железобетонной плиты или металлического листа с окаймляющими уголками. Волокнистые огнеупорные материалы применяют в температурных зонах сечения конструкции, где нельзя применять более дешевые и менее дефицитные материалы, например, плиты или маты из минеральной ваты.

9.33. 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 (Рис. 9.6).





Рис. 9. 6.   Пространственный анкер в многослойной конструкции панели с железобетонной несущей плитой:

пространственный анкер; 2- железобетонная несущая плита; 3- минераловатная изоляция; 4- плитная изоляция; 5- арматурная сетка; 6- футеровочная плита из жаростойкого бетона



Пространственные анкеры устанавливают в швах плитной и минераловатной изоляции.

Расстояние между анкерами принимают в пределах 0,7-1 м, а расстояние от краев панели до центра пространственного анкера – 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.

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.

9.34. 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.

9.35. Купола и своды должны иметь стрелу подъема не менее 1/12 пролета в свету.

Купола и своды с плоской верхней поверхностью у пяты имеют компенсационный шов шириной 20-40 мм на глубину, равную высоте сечения в замке (рис. 9.7.). 





Рис. 9. 7.   Конструкции круглого теплового агрегата:

а- купола перекрытия с технологическими отверстиями из жаростойкого бетона; б- железобетонного купола покрытия с плоской верхней поверхностью из жаростойкого бетона; 1- кожух; 2- сетка из проволоки диаметром до 6мм; 3- компенсационный шов шириной 20-40мм, заполненный легко деформируемым материалом;  4- купол; 5- пята купола; 6- теплоизоляционная прослойка толщиной 20-40мм; 7- рабочая арматура опорного кольца; 8- то же, купола; 9- хомут из проволоки диаметром 6мм;  10- опорное кольцо;  11- шов бетонирования





Предусматривают заполнение шва легко деформируемым 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 100х100 мм, которую располагают в бетоне с температурой, не превышающей предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры. Эту сетку соединяют хомутами с основной арматурой (рис. 9.7.б).

9.36. Рабочую арматуру в железобетонных конструкциях, перерезаемую различными технологическими отверстиями, приваривают к рамкам из арматуры или проката, устанавливаемым вокруг отверстий. Размеры рамки должны приниматься такими, чтобы толщина для обеспечения температуры рамки, не превышающей предельно допустимую температуру применения арматуры, устанавливаемой по расчету. 

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.

9.37. Фундаменты, борова и другие сооружения, расположенные под землей и подвергающиеся нагреву, должны находиться выше наиболее возможного уровня грунтовых вод. При заложении нижу уровня грунтовых вод следует предусматривать гидроизоляцию.

9.38. Кожухи тепловых агрегатов из листовой стали допускается предусматривать, когда необходимо обеспечить газонепроницаемость  конструкции и когда имеется большое количество отверстий или точек крепления оборудования.

9.39. В рабочих чертежах конструкций и в пояснительной записке к проекту должны быть указаны:

а) наибольшая температура нагрева конструкции при эксплуатации, принятая в расчете;

б) вид и класс бетона по предельно допустимой температуре применения;

в) класс бетона по прочности на сжатие и требуемая прочность бетона при температуре во время эксплуатации;

г) виды (классы) арматуры и марка жаростойкой стали;

д) вид увлажнения бетона и его периодичность при эксплуатации;

е) прочность бетона при отпуске сборных элементов предприятием-изготовителем;

ж) способы обетонирования стыков и узлов, марки и состав раствора для заполнения швов в стыках элементов.



 





33



3