СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОВЫШЕННЫХ И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

СНиП 2.03.04-84

ГОССТРОЙ СССР

МОСКВА 1988

РАЗРАБОТАНЫ НИИЖБ Госстроя СССР (д-р техн. наук, проф. А. Ф. Милованов - руководитель темы; кандидаты техн. наук В. Н. Горячев, В. М. Милонов, В. Н. Самойленко) с участием ВНИПИ Теплопроект Минмонтажспецстроя СССР (В. А. Тарасова), Макеевского ИСИ Минвуза Украинской ССР (канд. техн. наук А. П. Кричевский), Харьковского Промстройннипроекта Госстроя СССР (кандидаты техн. наук И. Н. Заславский, С. Л. Фомин).

ВНЕСЕНЫ НИИЖБ Госстроя СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главтехнормированием Госстроя СССР (В.М. Скубко).

С введением в действие СНиП 2.03.04-84 «Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур» с 1 января 1986 г. утрачивает силу «Инструкция по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур» (СН 482-76).

При пользовании нормативным документом следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники» Госстроя СССР и информационном указателе «Государственные стандарты СССР» Госстандарта.

Госстрой СССР

Строительные нормы и правила

СНиП 2.03.04-84

Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур

Взамен
СН 482-76

Настоящие нормы и правила распространяются на проектирование бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях систематического воздействия повышенных (от 50 до 200 °С включительно) и высоких (свыше 200 °С) технологических температур (далее - воздействия температур).

Нормы устанавливают требования по проектированию указанных конструкций, изготовляемых из конструкционного 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 настоящих норм не распространяются на конструкции из жаростойкого бетона ячеистой структуры.

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

Основные буквенные обозначения, принятые в настоящих нормах согласно СТ СЭВ 1565-79, приведены в справочном приложении 1.

1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных температур, 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, следует предусматривать из жаростойкого бетона.

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

Жаростойкие бетоны в элементах конструкций тепловых агрегатов следует применять в соответствии с рекомендуемым приложением 2.

Классы жаростойкого бетона по предельно допустимой температуре применения в соответствии с ГОСТ 20910-82 в зависимости от вида вяжущего, заполнителей, тонкомолотых добавок и отвердителя приведены в табл. 9.

1.2. Для конструкций, работающих под воздействием температуры выше 50 °С в условиях периодического увлажнения паром, технической водой и конденсатом, необходимо соблюдать требования пп. 1.8, 2.4, 2.6 - 2.8, 2.11 и 5.7. При невозможности обеспечения указанных требований расчет таких конструкций 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.

1.3. Циклический нагрев - длительный температурный режим, при котором в процессе эксплуатации конструкция периодически подвергается повторяющемуся нагреву с колебаниями температуры более 30 % расчетной величины 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 % расчетной величины.

1.4. При проектировании конструкций из жаростойких бетонов по ГОСТ 20910-82 необходимо учитывать дополнительные требования к исходным материалам для жаростойких бетонов, подбору их состава и технологии приготовления, а также особенности производства работ по требованиям СН 156-79.

Внесены
НИИЖБ
Госстроя СССР

Утверждены
постановлением
Госстроя СССР
от 27 декабря 1984 г. № 219

Срок
введения
в действие
1 января 1986 г.

ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.5. Бетонные и железобетонные конструкции, работающие в условиях воздействия повышенных и высоких температур, следует рассчитывать на основе положений СНиП 2.03.01-84 с учетом дополнительных требований, изложенных в настоящих нормах и правилах.

При расчете бетонных и железобетонных конструкции 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 от воздействия нагрузки (включая собственный вес) и температуры.

Расчетные схемы и основные предпосылки для расчете 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.

1.6. 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 конструкций 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 нелинейного 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 III-15-76, когда возникают наибольшие усилия от воздействия темпера туры (см. п. 1.10). При этом жесткость элементов в конструкции определяется по указаниям пп. 4.17 и 4.18 как от кратковременного действия всех нагрузок и в зависимости от скорости 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 по указаниям пп. 4.17 и 4.18 как от длительного воздействия всех нагрузок.

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 длительного нагревов определяются с учетом коэффициента надежности по температуре по указаниям п. 1.27.

1.7. Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов надежности, коэффициентов сочетаний, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные длительные, кратковременные, особые следует принимать в соответствии с требованиями СНиП II-6-74 с учетом дополнительных указаний СНиП 2.03.01-84.

Нагрузки и воздействия температуры, учитываемые при расчете конструкции по предельным состояниям первой и второй групп, следует принимать по табл. 1 и 2.

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

1.8. К трещиностойкости конструкций (или их частей) должны предъявляться требования СНиП 2.03.01-84 с учетом дополнительных указаний настоящего пункта.

Категории требований к трещиностойкости железобетонных конструкций в зависимости от условий их работы, вида арматуры, а также величины предельно допустимой ширины раскрытия трещин с учетом воздействия температуры на элементы, эксплуатируемые в условиях неагрессивной среды, для обеспечения сохранности арматуры приведены в табл. 3.

1.9. 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.

1.10. При кратковременном нагреве усилия от воздействия температуры в элементах статически неопределимых конструкций должны определяться в зависимости от состава бетона (см. табл. 9) и температуры нагрева, вызывающей наибольшие усилия:

а) при нагреве бетона № 1 свыше 50 до 250 °С - по расчетной температуре;

б) при нагреве бетонов № 2-11, 23 и 24 свыше 200 до 500 °С - по расчетной температуре; при нагреве свыше 500 °С - при 500 °С;

в) при нагреве бетонов № 12-21, 29 и 30 свыше 200 до 400 °С - по расчетной температуре, при нагреве свыше 400 °С - при 400 °С.

Для конструкций, находящихся на наружном воздухе, расчет наибольших усилий от воздействия температур выполняют по расчетной температуре воздуха по требованию п. 1.40.

Таблица 1

Статическая схема конструкции и расчетная стадия работы

Нагрузки и коэффициенты надежности по нагрузке gf, температурные воздействия и коэффициенты надежности по температуре gt, принимаемые при расчете

по прочности

по выносливости

по деформациям

Статически определимые конструкции при длительном нагреве

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf > 1

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf = 1

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf = 1 и температурные деформации при gt = 1

Статически неопределимые конструкции при кратковременном нагреве

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf > 1 и наибольшие усилия от воздействия температуры при gt = 1,1

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf = 1 и наибольшие усилия от воздействия температуры при gt = 1

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf = 1 и наибольшие усилия от воздействия температуры и температурные деформации при gt = 1

Статически неопределимые конструкции при длительном нагреве

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf > 1 и усилия от воздействия температуры при gt = 1,1

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf = 1 и усилия от воздействия температуры при gt = 1

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf = 1 и усилия от воздействия температуры и температурные деформации при gt = 1

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 sb £ 0,1 МПа;

б) при длительном нагреве выше 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.

5. Коэффициент надежности по температуре gt должен приниматься по указаниям п. 1.27.

6. При расчете прогибов следует учитывать указания п. 1.16.

Таблица 2

Категория требований к трещиностойкости железобетонных конструкций

Нагрузки и коэффициент надежности по нагрузке gf, воздействия температуры и коэффициент надежности по температуре gt, принимаемые при расчете

по образованию трещин

по раскрытию трещин

по закрытию трещин

непродолжительному

продолжительному

1-я

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf > 1* и температурные воздействия от кратковременного и длительного нагрева при gt = 1,1*

-

-

-

2-я

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf > 1* и температурные воздействия от кратковременного и дли тельного нагрева при gt = 1,1*  (расчет производится для выяснения необходимости проверки по непродолжительному раскрытию трещин и их закрытию)

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf = 1 и температурные воздействия от кратковременного и дли тельного нагрева при gt = 1

-

Постоянные и длительные нагрузки при gf = 1 и температурные воздействия от длительного нагрева при gt = 1

3-я

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf = 1 и температурные воздействия от кратковременного и длительного нагрева при gt = 1 (расчет производится для выяснения необходимости проверки по раскрытию трещин)

Постоянные, длительные и кратковременные нагрузки при gf = 1 и температурные воздействия от кратковременного и длительного нагрева при gt = 1

Постоянные и длительные нагрузки при gf = 1 и температурные воздействия от длительного нагрева при gt = 1

-

_____________

* Коэффициент надежности по нагрузке gf и коэффициент надежности по температуре gt принимаются такими же как при расчете по прочности.

Примечания: 1. Длительные и кратковременные нагрузки принимаются с учетом требований СНиП 2.03.01-84.

2. При расчете по образованию трещин от температурных воздействий необходимо учитывать требования п. 4.2.

3. При расчете по раскрытию трещин от температурных воздействий необходимо учитывать различие температурных деформаций бетона и арматуры по указаниям п. 4.8.

4. Коэффициент надежности по температуре gt должен приниматься по указаниям п. 1.27.

5. Особые нагрузки учитываются в расчете по образованию трещин в тех случаях, когда наличие трещин приводит к катастрофе (взрыв, пожар и т.п.).

Таблица 3

Условия эксплуатации конструкций

Температура арматуры, °С

Категория требований к трещиностойкости железобетонных конструкций и предельно допустимая ширина acrc1 и acrc2, мм, раскрытия трещин, обеспечивающие сохранность арматуры

стержневой классов A-I, А-II, А-III, А-IIIв и А-IV; проволочной классов B-I и Вр-I

стержневой классов А-V и А-VI, проволочной классов В-II, Вр-II, К-7 и К-19 при диаметре проволоки 3,5 мм и более

проволочной классов В-II, Вр-II и К-7 при диаметре проволоки 3 мм и менее

1. В закрытом помещении

До 100

3-я категория;

acrc1 = 0,4;

acrc2 = 0,3

3-я категория;

acrc1 = 0,3;

acrc2 = 0,2

3-я категория;

acrc1 = 0,2;

acrc2 = 0,1

100 и выше

3-я категория;

acrc1 = 0,6;

acrc2 = 0,5

3-я категория;

acrc1 = 0,5;

acrc2 = 0,4

3-я категория;

acrc1 = 0,3;

acrc2 = 0,2

2. На открытом воздухе, а также в грунте выше уровня грунтовых вод

До 100

3-я категория;

acrc1 = 0,4;

acrc2 = 0,3

3-я категория;

acrc1 = 0,2;

acrc2 = 0,1

2-я категория;

acrc1 = 0,2

100 и выше

3-я категория;

acrc1 = 0,6;

acrc2 = 0,5

3-я категория;

acrc1 = 0,5;

acrc2 = 0,4

2-я категория;

acrc1 = 0,3

3. В грунте при переменном уровне грунтовых вод и в закрытом помещении при попеременном увлажнении

До 100

3-я категория;

acrc1 = 0,3;

acrc2 = 0,2

2-я категория;

acrc1 = 0,2

2-я категория;

acrc1 = 0,1

Примечание. В канатах подразумевается проволока наружного слоя.

При длительном нагреве усилия от воздействия температуры следует определять в зависимости от расчетной температуры согласно указаниям п. 1.6.

1.11. При расчете по прочности, деформациям, а также раскрытию и закрытию трещин распределение температуры в сечениях конструкций определяют теплотехническим расчетом для установившегося режима теплового потока. При расчете по образованию трещин распределение температур в сечениях конструкций, нагреваемых со скоростью более 10 °С/ч, определяют для неустановившегося теплового потока по пп. 1.34-1.40.

1.12. При расчете усилий, вызванных воздействием температуры, в сборных элементах конструкций жесткость сечений следует уменьшить на 20 %, если прочность на сжатие раствора в стыке минимум на 10 МПа меньше прочности бетона сборного элемента.

1.13. Расчет элементов бетонных и железобетонных конструкций по прочности, схемы предельных состояний которых при расчете на воздействие температуры еще не установлены или условия наступления предельного состояния пока не могут быть выражены через усилия, может производиться через напряжения с учетом наличия трещин и развития неупругих деформаций бетона. При этом напряжения в бетоне и арматуре не должны превышать соответствующих расчетных сопротивлений.

1.14. При расчете несущих конструкций, бетой которых неравномерно нагрет по высоте сечения элемента, часть сечения, нагретую выше 1000 °С, допускается не учитывать.

1.15. 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. Для этой цели при расчете с использованием ЭВМ сечение по высоте разбивается не менее чем на четыре части.

При расчете по прочности, деформациям и раскрытию или закрытию трещин без использования ЭВМ при прямолинейном распределении температуры бетона по высоте сечения элемента допускается разбивать сечения согласно следующим указаниям:

для элемента, выполненного из одного вида бетона, если температура бетона наиболее нагретой грани не превышает 400 °С, сечение не разбивается на части и момент инерции приведенного сечения Ired относительно центра тяжести сечения принимается равным:

                                                              (1)

где bb - коэффициент, принимаемый в зависимости от температуры бетона в центре тяжести сечения по табл. 10;

 - коэффициент, принимаемый в зависимости от температуры бетона в центре тяжести сечения по табл. 12 для кратковременного нагрева;

jb1 - коэффициент, учитывающий влияние кратковременной ползучести бетона и принимаемый для бетона составов (см. табл. 9):

№ 1-3, 6, 7, 10, 11, 19-21 -     0,85

№ 4, 5, 8, 9, 23, 24-                 0,80

№ 12-18, 29, 30 -                     0,70

для элемента, сечение которого по высоте состоит из двух видов бетона, а также прямоугольного и таврового сечений, выполненных из одного вида бетона, если температура бетона наиболее нагретой грани превышает 400 °С, сечение разбивается по высоте на две чести (черт. 1, а);

для элемента, сечение которого по высоте состоит из трех видов бетона или двутаврового сечения, выполненного из одного вида бетона, если температуре бетона наиболее нагретой грани превышает 400 °С, сечение разбивается на три части (черт. 1, б).

При расчете по образованию трещин определение напряжении от воздействия температуры производится разбивкой сечения не менее чем на четыре части независимо от температуры бетона (черт. 1, в).

В прямоугольном сечении элемента, выполненном из одного вида бетона, когда сечение по высоте разбивается на две части, линия раздела должна проходить по бетону, имеющему температуру, ревную 400 °С. 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 бетонов, линия раздела должна проходить по граница бетонов.

Во всех случаях расчета арматура рассматривается как самостоятельная часть сечения.

Приведенная площадь Ared,i i-той части сечения, на которые разбивается все сечение элемента, определяется по формуле

                                                             (2)

где Аi -                площадь i-той части сечения;

jb1, bbi и  - коэффициенты, принимаемые в зависимости от состава и температуры бетона в центре тяжести площади i-той части сечения, как в формуле (1).

Для элементов, состоящих по высоте из двух и более видов бетона, приведенная площадь Ared,i i-той части сечения, на которые разбивается все сечение элемента, определяется по формуле (2). Если сечение элемента состоит из разных видов бетона, то в этой формуле правая часть умножается на отношение модуля упругости каждого вида бетона в нагретом состоянии к модулю упругости бетона, к которому приводится все сечение Eb.

При расчете без использования ЭВМ коэффициенты bbi и  допускается определять в зависимости от средней температуры бетона i-той части сечения.

Черт. 1. Схемы разбивки на части высоты прямоугольного, таврового и двутаврового сечений элементов

а - на 2 части; б - на 3 части; в - на 4 части; t1, t2 ... ti - наибольшая температура 1-, 2-, ... i-той части сечения; ц.т. - центр тяжести сечения

Площадь ненапрягаемой нагретой растянутой As и сжатой As арматуры приводится к ненагретому, более прочному бетону:

                                                         (3)

                                                       (4)

где As,red, As,red - соответственно приведенная площадь растянутой и сжатой арматуры;

Еs - модуль упругости арматуры, принимаемый для основных видов по табл. 29 СНиП 2.03.01-84 и жаростойкой - по табл. 18;

bs - коэффициент, принимаемый в зависимости от температуры арматуры по табл. 20.

Расстояние от центра тяжести приведенного сечения у до наименее нагретой грани определяют по формуле

                                                                (5)

Площадь приведенного сечения элемента Ared находят по формуле

                                                (6)

Статический момент площадей приведенного сечения элемента Sred относительно грани, растянутой внешней нагрузкой и воздействием температуры, определяют по формуле

                                     (7)

где yi - расстояние от центра тяжести i-той части сечения бетона до наименее нагретой грани элемента, принимаемое равным

                                                        (8)

hi - высота i-той части сечения.

Здесь

                                                     (9)

При расчете без использования ЭВМ допускается принимать

                                                              (10)

Момент инерции приведенного сечения элемента Ired относительно его центра тяжести определяют по формуле

                              (11)

где Ired,i - момент инерции i-той части сечения бетона, определяемый по формуле

                                                         (12)

ybi - расстояние от центра тяжести i-той части сечения бетона до центра тяжести всего приведенного сечения, определяемое по формулам:

                                                              (13)

                                                              (14)

                                                          (15)

1.16. Расчет прогибов элементов железобетонных конструкций должен производиться по требованиям СНиП 2.03.01-84. Кроме прогиба от нагрузки должен учитываться прогиб от неравномерного нагрева бетона по высоте сечения элемента по указаниям пп. 4.14 - 4.16.

Расчет прогибов должен производиться при:

ограничении технологическими или конструктивными требованиями с учетом прогиба от кратковременного и длительного нагрева;

ограничении эстетическими требованиями с учетом прогиба от длительного нагрева.

Прогибы от нагрузки и воздействия температуры не должны превышать предельно допустимых величин, указанных в СНиП 2.03.01-84.

При этом коэффициент надежности по температуре по указаниям п. 1.27 принимают равным единице.

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.

1.17. Расстояния между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях из обычного и жаростойкого бетонов должны устанавливаться расчетом. Указанный расчет допускается не выполнять для конструкций из обычного и жаростойкого бетонов, если принятое расстояние между температурно-усадочными швами не превышает величин, указанных в табл. 4, в которой наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами даны для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой и с предварительно напряженной арматурой, к конструкциям которых предъявляются требования 3-й категории трещиностойкости, при расчетной зимней температуре наружного воздуха минус 40 °С, относительной влажности воздуха 60 % и выше и высоте колонн 3 м.

Таблица 4

Конструкции

Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами, м, допускаемые без расчете для конструкций, находящихся

внутри отапливаемых зданий или в грунте

внутри неотапливаемых зданий

на наружном воздухе

1. Бетонные:

 

 

 

а) сборные

40

35

30

б) монолитные при конструктивном армировании

30

25

20

в) монолитные без конструктивного армирования

20

15

10

2. Железобетонные

 

 

 

а) сборные и сборно-каркасные одноэтажные

72

60

48

б) сборные и сборно-каркасные многоэтажные

60

50

40

в) сборно-блочные, сборно-панельные

55

45

35

г) сборно-монолитные и монолитные каркасные

50

40

30

д) сборно-монолитные и монолитные сплошные

40

30

25

Примечания: 1. Для железобетонных конструкций (поз. 2), расчетная температура внутри которых не превышает 50 °С, расстояния между температурно-усадочными швами при расчетной зимней температуре наружного воздуха минус 30, 20, 10 и 1 °С увеличивают соответственно на 10, 20, 40 и 60 % и при влажности наружного воздуха в наиболее жаркий месяц года ниже 40, 20 и 10 % - уменьшают соответственно на 20, 40 и 60 %. Для промежуточных значений температуры и влажности наружного воздуха указанные выше увеличения и уменьшения расстояний между температурно-усадочными швами определяют по интерполяции.

2. Для железобетонных каркасных зданий (поз. 2 а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами увеличивают при высоте колонн 5 м - на 20 %, 7 м - на 60 % и 9 м - на 100 %. Для промежуточных значений высот увеличение расстояний между температурно-усадочными швами определяют по интерполяции. Высоту колонн определяют: для одноэтажных зданий - от верха фундамента до низа подкрановых балок, а при их отсутствии - до низа ферм или балок покрытия; для многоэтажных зданий - от верха фундамента до низа балок первого этажа.

3. Для железобетонных каркасных зданий (поз. 2 а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами определены при отсутствии связей либо при расположении связей в середине температурного блока.

4. Расстояния между температурно-усадочными швами в сооружениях и тепловых агрегатах с расчетной температурой внутри 70, 120, 300, 500 и 1000 °С уменьшают соответственно на 20, 40, 60, 70 и 90 %. Для промежуточных значений температуры указанное уменьшение следует определять интерполяцией.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.18. Расчет предварительно напряженных конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, должен производиться в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84 и с учетом дополнительных указаний пп. 1.19-1.25 настоящих норм и правил

1.19. Температура нагрева предварительно напряженной арматуры не должна превышать предельно допустимой температуры ее применения, указанной в табл. 17.

1.20. Сжимающие напряжения в бетоне sbp в стадии предварительного обжатия в долях от передаточной прочности бетона Rbp не должны превышать при температуре нагрева (°С) предварительно напряженной арматуры

50                            0,70 Rbp

100                          0,60 Rbp

150                          0,50 Rbp

250                          0,40 Rbp

В случае необходимости величина сжимающих напряжений в бетоне может быть повышена при обеспечении надежной работы конструкции от воздействия предварительного напряжения, нагрузки и температурных усилий.

1.21. Полная величина потерь предварительного напряжения арматуры, учитываемая при расчете конструкций, работающих в условиях воздействия температуры выше 50 °С, определяется как сумма потерь:

основных - при нормальной температуре;

дополнительных - от воздействия температуры выше 50 °С.

Основные потери предварительного напряжения арматуры для конструкций из обычного бетона состава № 1 и жаростойкого бетона составов № 2, 3, 6, 7, 10 и 11 по табл. 9 следует определять как для тяжелого бетона по требованиям СНиП 2.03.01-84. Величину потерь от усадки жаростойкого бетона следует принимать на 10 МПа больше указанных в табл. 5 поз. 8 а, б, в по СНиП 2.03.01-84.

При вычислении коэффициента jl по формуле (5) СНиП 2.03.01-84 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 следует принимать по табл. 5.

Таблица 5

Фактор, вызывающий дополнительные потери предварительного напряжения в арматуре при ее нагреве

Величина дополни тельных потерь предварительного напряжения, МПа

Усадка бетона обычного состава № 1 и жаростойкого составов № 2, 3, 6, 7, 10 и 11 по табл. 9 при нагреве:

 

кратковременном

40

длительном постоянном

80

длительном циклическом

60

Ползучесть бетона обычного состава № 1 и жаростойкого составов № 2, 3, 6, 7, 10 и 11 по табл. 9:

 

естественной влажности при нагреве:

 

кратковременном

10 sbp

длительном постоянном

15 sbp

длительном циклическом

18 sbp

сухого при нагреве:

 

кратковременном

4 sbp

длительном постоянном

6 sbp

длительном циклическом

8 sbp

Релаксация напряжений арматуры:

 

проволочной классов В-II, Вр-II и К-7, К-19

0,0012 Dtsssp

стержневой классов А-IV, А-V, А-VI, Ат-IV, Ат-V, Ат-VI

0,001 Dtsssp

Разность деформаций бетона и арматуры от воздействия температуры

(ast - abt) DtsEsbs

Обозначения, принятые в табл. 5:

Dts -    разность между температурой арматуры при эксплуатации, определяемой теплотехническим расчетом по указаниям пп. 1.34-1.40, и температурой арматуры при натяжении, которую допускается принимать равной 20 °С;

abt -    коэффициент, принимаемый по табл. 14 в зависимости от температуры бетона на уровне напрягаемой арматуры и длительности нагрева;

Еs -   модуль упругости арматуры, принимаемый по табл. 29 СНиП 2.03.01-84;

ast и bs - коэффициенты, принимаемые по табл. 20 в зависимости от температуры арматуры.

Примечания: 1. Потери предварительного напряжения от релаксации напряжений арматуры принимаются для кратковременного и длительного нагрева одинаковыми и учитываются при температуре арматуры выше 40 °С.

2. Потери предварительного напряжения арматуры от разности деформаций бетона и арматуры учитываются в элементах, выполненных из обычного бетона при нагреве арматуры выше 100 °С и в элементах из жаростойкого бетона при нагреве арматуры выше 70 °С.

3. Если от усилий, вызванных совместным действием нагрузки, температуры и предварительного обжатия, в бетоне не уровне арматуры в стадии эксплуатации возникают растягивающие напряжения, то дополнительные потери от ползучести бетона не учитываются.

4. Потери от ползучести бетона при натяжении в двухосном направлении следует уменьшить на 15 %.

1.22. Величины установившихся напряжений в бетоне sbp на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры наиболее обжимаемой зоны после проявления всех основных потерь необходимо определять по формуле

                                                   (16)

где М - момент от собственного веса элемента.

1.23. Геометрические характеристики приведенного сечения предварительно напряженного железобетонного элемента (Ared, Sred, Ired) определяют по указаниям п. 1.15 с учетом продольной предварительно напряженной арматуры S и S и влияния температуры на снижение модулей упругости арматуры и бетона.

1.24. Усилия от воздействия температуры в статически неопределимых предварительно напряженных железобетонных конструкциях находят по указаниям пп. 1.32 и 1.33.

При определении усилий от воздействия температуры жесткость элемента вычисляют по указаниям пп. 4.17 и 4.18.

1.25. При определении общего прогиба предварительно напряженного железобетонного элемента необходимо учитывать прогиб, вызванный неравномерным нагревом бетона по высоте сечения элемента, по указаниям п. 4.16.

ДЕФОРМАЦИИ И УСИЛИЯ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1.26. 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.

1.27. Для участков бетонного и железобетонного элемента, где в растянутой зоне не образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента, деформации от нагрева следует рассчитывать согласно следующим указаниям:

а) сечение элемента приводится к более прочному бетону по указаниям п. 1.15, удлинение et оси элемента и ее кривизну  определяют по формулам:

                                       (17)

                                   (18)

где                                              

Удлинение eti оси i-той части бетонного сечения и ее кривизну  (черт. 2) определяют по формулам:

                                        (19)

                                               (20)

Черт. 2. Схемы распределения

а - температуры бетона; б - деформации удлинения от нагрева; в - напряжения в бетоне от нагрева; г - деформации укорочения от остывания; д - напряжения в бетоне от остывания при нелинейном изменении температуры по высоте бетонного сечения элемента

Удлинение es и es соответственно арматуры S и S находят из формул:

                                                                (21)

                                                                 (22)

В формулах (17) - (22): Ared, Ared,i, As,red, As,red, ybi, ys, ys, Ired, Ired,i, yyi принимают по указаниям п. 1.15;

abti и abti+1 - коэффициенты, принимаемые по табл. 14 в зависимости от температуры бетона более и менее нагретой грани i-той части сечения;

ast - коэффициент, принимаемый по табл. 20 в зависимости от температуры арматуры S и S;

gt - коэффициент надежности по температуре, принимаемый при расчете по предельным состояниям: первой группы - 1,1; второй группы - 1.

При расчете бетонного сечения в формулах (17) и (18) удлинение арматуры es и es не учитывается;

б) при неравномерном нагреве бетона с прямолинейным распределением температуры по высоте сечения элемента (черт. 3, а) удлинение оси элемента eе и ее кривизну  допускается определять по формулам:

                                             (23)

                                                 (24)

где tb и tb1 - температура бетона менее и более нагретой грани сечения, определяемая теплотехническим расчетом по указаниям пп. 1.34 -1.40;

abt и abt1 - коэффициенты, принимаемые в зависимости от температуры бетона менее и более нагретой грани сечения по табл. 14.

Черт. 3. Схемы распределения температур (1) и деформаций от неравномерного нагрева (2) и остывания (3) при прямолинейном изменении температур по высоте сечения элемента

а - бетонного и железобетонного без трещин; б - железобетонного с трещинами в растянутой зоне, расположенной у менее нагретой грани; в - то же, у более нагретой грани; г - железобетонного с трещинами по всей высоте сечения

1.28. Для участков бетонного или железобетонного элемента, где в растянутой зоне бетона не образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента, деформации от остывания следует рассчитывать согласно следующим указаниям:

а) сечение элемента приводится к более прочному бетону по указаниям п. 1.15; от усадки и ползучести бетона укорочение ecsc оси элемента и ее кривизну  определяют по формулам:

                                                 (25)

                                   (26)

Укорочение ecsc,i оси i-той части бетонного сечения и ее кривизну  находят по формулам:

                         (27)

                               (28)

где Ared,i, Ared, ybi, Ired,i, Ired, hi, yyi - принимают по указаниям п. 1.15;

gt - см. п. 1.27;

tbi и tbi+1 - см. черт. 2;

acsi и acsi+1 - коэффициенты, принимаемые по табл. 15 в зависимости от температуры более и менее нагретой грани i-той части сечения;

eci -  деформации ползучести бетона в i-той части сечения, определяемые по формуле (29) со знаком «минус»:

                                                    (29)

где sb,tem,i, sbi - напряжения сжатия в бетоне i-той части сечения от усилий, вызванных температурой и нагрузкой при нагреве, определяемые по формулам (32) и (33), в которых коэффициент  принимается по табл. 12 для кратковременного нагрева с подъемом температуры 10 °С/ч;

bbi - коэффициент, принимаемый по табл. 10 в зависимости от температуры i-той грани сечения;

 - коэффициент, принимаемый по табл. 12 в зависимости от температуры i-той грани сечения для длительного нагрева;

б) при остывании неравномерно нагретого бетона с прямолинейным распределением температуры по высоте сечения элемента от усадки бетона укорочение ecs оси элемента и ее кривизну  допускается определять по формулам:

                                               (30)

                                                   (31)

где acs и acs1 - коэффициенты, принимаемые по табл. 15 в зависимости от температуры бетона менее и более нагретой грани сечения;

gt, tb, tb1 -  принимают по указаниям п. 1.27.

1.29. Для участков бетонного и железобетонного элемента, где в растянутой зоне бетона не образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента напряжения в бетоне грани i-той части сечения, следует определять:

растяжения при нагревании от нелинейного распределения температуры по формуле

                                    (32)

сжатия при нагревании от кратковременных усилий по формуле

                                                (33)

растяжения при остывании от усадки и ползучести бетона по формуле

                                   (34)

где ybi, et,  - определяются соответственно по формулам (13), (17) и (18);

abti, tbi -    принимают по указаниям п. 1.27;

Еb -     принимают по табл. 11;

acsi, bbi и  -    коэффициенты, принимаемые по табл. 10, 12 и 15 в зависимости от температуры бетона грани i-той части сечения;

M и N -   момент и продольная сила, приложенная к центру тяжести сечения от воздействия нагрузки и температуры;

Аred и В -   принимают соответственно указаниям пп. 1.15 и 4.17;

eci, ecsc и  - определяют соответственно по формулам (29), (25) и (26).

Если в формуле (32) напряжения имеют знак «минус», то в бетоне возникают напряжения сжатия и sbtt,i заменяется sb,tem,i.

1.30. Для участков железобетонного элемента, где в растянутой зоне образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента, деформации от нагрева следует рассчитывать согласно следующим указаниям:

а) для железобетонного элемента с трещинами в растянутой зоне, расположенной у менее нагретой грани сечения (черт. 3, б), удлинение et оси элемента и ее кривизну  определяют по формулам:

                                           (35)

                                                  (36)

б) для участков железобетонного элемента с трещинами в растянутой зоне бетона, расположенной у более нагретой грани сечения (черт. 3, в), удлинение et оси элемента определяют по формуле (35) и ее кривизну  - по формуле

                                                  (37)

в) для участков железобетонного элемента с трещинами по всей высоте сечения (черт. 3, г) удлинение et оси элемента и ее кривизну  определяют по формулам:

                                                (38)

                                              (39)

где ts, ts -  температура арматуры S и S;

tb - температура бетона сжатой грани сечения;

astm, astm - коэффициенты, определяемые по формуле (49) для арматуры S и S;

abt - коэффициент, принимаемый по табл. 14 в зависимости от температуры бетона более или менее нагретой грани сечения;

gt - принимается по указаниям п. 1.27;

a - толщина защитного слоя более нагретой грани;

г) при равномерном нагреве железобетонного элемента кривизну  оси элемента допускается принимать равной нулю. В железобетонных элементах из обычного бетона при температуре арматуры до 100 °С и из жаростойкого бетона при температуре арматуры до 70 °С для участков с трещинами в растянутой зоне бетона допускается определять удлинение оси элемента et и ее кривизну  по формулам (23) и (24) как для бетонных элементов без трещин.

1.31. Для участков железобетонных элементов, где в растянутой зоне образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента от усадки бетона, при остывании укорочение ecs оси элемента и ее кривизну  допускается находить по формулам (30) и (31).

1.32. Определение усилий в статически неопределимых конструкциях от воздействия температуры должно производиться по формулам строительной механики с принятием действительной жесткости сечений. При переменной эпюре моментов по длине пролета жесткость сечений вычисляют в зависимости от действующих усилий для достаточного числа участков, на которые разбивают пролет элемента, принимая на каждом участке жесткости сечения по указаниям пп. 4.17 и 4.18. При определении жесткости следует учитывать усилия от нагрузки и воздействия температуры согласно табл. 1 и 2.

Удлинение оси каждого участка длины элемента и ее кривизна от воздействия температуры должны вычисляться по указаниям пп. 1.26 - 1.30.

Расчет статически неопределимых железобетонных конструкций на воздействие температуры необходимо выполнять методом последовательных приближении до тех пор, пока величина усилия, полученная в последнем приближении, будет отличаться от усилий предыдущего приближения не более, чем на 5 %.

Расчет усилий в статически неопределимых конструкциях, как правило, следует выполнять с применением ЭВМ. При использовании малых вычислительных машин и ручном счете допускается принимать приведенные постоянные по длине элемента: жесткость сечений Bred, удлинение оси ered,t и ее кривизну

Приведенная жесткость сечения определяется по формуле

                                                     (40)

где В - жесткость сечения элемента с трещинами в растянутой зоне в месте действия наибольшего изгибающего момента М, определяемая по указаниям п. 4.18;

В1 - жесткость сечения элемента без трещин, определяемая по указаниям п. 4.17.

Приведенное удлинение ered,t оси элемента и ее кривизну  от нагрева определяют по формулам:

                                              (41)

                                    (42)

                                                         (43)

при                  

М и Мcrc - наибольший изгибающий момент и момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента при образовании трещин, определяемый по указаниям п. 4.3;

е -     основание натуральных логарифмов;

 - удлинение оси и ее кривизна элемента без трещин от воздействия температуры, определяемые по указаниям п. 1.27;

 - удлинение оси и ее кривизна элемента с трещинами в растянутой зоне, определяемые по указаниям п. 1.30.

1.33. Изгибающий момент от неравномерного нагрева бетона по высоте сечения при равномерном нагреве бетона по длине элементе, заделанного на опоре от поворота, а также в замкнутых рамах кольцевого, квадратного и прямоугольного очертания, имеющих одинаковые сечения, определяют по формуле

                                                               (44)

а изгибающий момент при остывании от усадки и ползучести бетона

                                                           (45)

где  - температурная кривизна оси элемента от кратковременного или длительного нагрева, определяемая по указаниям пп. 1.27 и 1.30;

 - кривизна оси элемента при остывании от усадки и ползучести бетона, определяемая по формуле (26). Допускается кривизну  определять по формуле

                                                     (46)

где  - кривизна оси элемента при остывании от усадки бетона, определяемая по формуле (31);

 - кривизна оси элемента при остывании от ползучести бетона определяется по формуле (47) со знаком «минус»

                                                  (47)

здесь Мt и Мt - температурные моменты соответственно для кратковременного и длительного нагрева определяются по формуле (44), принимая температурную кривизну для кратковременного нагрева при значении abt по табл. 14 для подъема температуры на 10 °С/ч и более независимо от длительности нагрева;

В - жесткость сечения, определяемая по указаниям пп. 4.17 и 4.18; в формуле (44) вычисляется для кратковременного или длительного нагрева, а в формулах (45) и (47) - для кратковременного нагрева со скоростью 10 °С/ч и более независимо от длительности нагрева.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР В СЕЧЕНИЯХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ

1.34. Расчет распределения температур в бетонных и железобетонных конструкциях для установившегося теплового потока следует проводить, пользуясь методами расчета температур ограждающих конструкций согласно СНиП 2.01.01-82.

Расчет распределения температур в ограждающих конструкциях сложной конфигурации сечений элементов, в массивных конструкциях, в конструкциях, находящихся ниже уровня земли, а также при неустановившемся тепловом потоке .с учетом переменной влажности бетона по сечению должен производиться методами расчета температурных полей или теории теплопроводности либо по соответствующим нормативным документам.

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 и величину коэффициента теплоотдачи наружной поверхности стенки aе - по табл. 6;

Таблица 6

Коэффициенты теплоотдачи

Вт/(м2× °С)

Температура наружной поверхности и воздуха, °С

0

50

100

200

300

400

500

700

900

1100

1200

aе

8

12

14

20

26

-

-

-

-

-

-

ai

-

12

12

12

14

18

23

47

82

140

175

Примечание. Коэффициенты aе и ai для промежуточных значений температур определяют по интерполяции.

для длительного нагрева, принимая сечение по высоте стен равномерно нагретым.

Температуру арматуры в сечениях железобетонных элементов допускается принимать равной температуре бетона в месте ее расположения.

1.35. Для конструкций, находящихся на наружном воздухе, коэффициент теплоотдачи наружной поверхности aе, Вт/(м2×°С), в зависимости от скорости ветра следует определять по формуле

,                                                        (48)

где v - скорость ветра, м/с.

При расчете наибольших усилий в конструкциях от воздействия температуры принимают максимальную из средних скоростей ветра по румбам за январь, повторяемость которых составляет 16 % и более, а при определении максимальной температуры нагрева бетона и арматуры принимают минимальную из средних скоростей ветра по румбам за июль, повторяемость которых составляет 16 % и более согласно СНиП 2.01.01-82, но не менее 1 м/с.

Для конструкций, находящихся в помещении или на наружном воздухе, но защищенных от воздействия ветра, коэффициент теплоотдачи наружной поверхности aе принимают по табл. 6.

Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкции ai следует определять, как правило, методом расчета теплопередачи как для случая сложного теплообмена. При определении распределения температуры бетона по сечению элемента допускается коэффициент ai принимать по табл. 6 в зависимости от температуры воздуха производственного помещения или рабочего пространства теплового агрегата.

1.36. Коэффициент теплопроводности l бетона в сухом состоянии должен приниматься по табл. 7 в зависимости от средней температуры бетона в сечении элемента. Коэффициент теплопроводности l огнеупорных и теплоизоляционных материалов должен приниматься по табл. 8.

Термическое сопротивление невентилируемой воздушной прослойки независимо от ее толщины и направления следует принимать равным, м2×°С/Вт:

0,140     при    50 °С

0,095     «        100 «

0,035     «        300 «

0,013     «        500 «

Для промежуточных температур термическое сопротивление воздушной прослойки принимается по интерполяции.

Таблица 7

Номера составов бетона по табл. 9

Коэффициент теплопроводности l, Вт/(м × °С) обычного и жаростойкого батонов в сухом состоянии при средней температуре бетона в сечении элемента, °С

50

100

300

500

700

900

1

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, 15, 16, 17, 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

4, 5, 8, 9

0,81

0,75

0,63

0,67

0,70

-

12

0,93

0,88

0,81

0,90

-

-

23

0,37

0,43

0,39

0,45

0,46

0,52

0,52

0,58

0,58

0,64

-

29

0,44

0,60

0,46

0,52

0,52

0,58

0,58

0,64

0,64

0,70

0,70

0,76

24

0,27

0,38

0,29

0,41

0,34

0,45

0,40

0,50

0,45

0,55

0,51

0,59

30

0,31

0,44

0,34

0,46

0,37

0,51

0,43

0,56

0,49

0,60

-

26, 28

0,21

0,23

0,28

0,33

0,37

0,42

22, 25, 27,

0,29

0,31

0,36

0,42

0,48

0,53

31, 32, 36

 

 

 

 

 

 

33

0,21

0,22

0,25

0,29

0,33

0,37

34, 35, 37

0,24

0,27

0,31

0,37

0,43

0,49

Примечания: 1. Коэффициенты теплопроводности батонов составов 23 и 29 приведены: над чертой для бетонов со средней плотностью 1350, под чертой 1550; для бетонов составов 24 и 30 соответственно 950 и 1250 кг/м3. Если средняя плотность бетона отличается от указанных величин, то в этом случае коэффициент теплопроводности принимают интерполяцией.

2. Коэффициент теплопроводности l обычного и жаростойкого бетонов с естественной влажностью после нормального твердения или тепловой обработки при атмосферном давлении при средней температуре бетона в сечении элемента до 100 °С следует принимать по данным таблицы, увеличенным на 30 %.

3. Для промежуточных значений температур величину коэффициента теплопроводности l определяют интерполяцией.

Таблица 8

Материалы

Средняя плотность в сухом состоянии, кг/м3

Предельно допустимая температура применения, °С

Коэффициент теплопроводности l, Вт/(м × °С) огнеупорных и теплоизоляционных материалов

в сухом состоянии при средней температуре материала в сечении элемента, °С

 

50

100

300

500

700

900

1. Изделия огнеупорные шамотные, ГОСТ 390-83

1900

-

0,63

0,77

0,88

1,01

1,14

1,27

2. Изделия шамотные легковесные, ГОСТ 5040-78

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. «

1000

1300

0,34

0,35

0,42

0,49

0,56

0,63

5. «

1300

1400

0,49

0,56

0,58

0,65

0,73

0,81

6. Изделия огнеупорные динасовые, ГОСТ 4157-79

1900

-

1,60

1,62

1,70

1,78

1,85

1,93

7. Изделия динасовые легковесные, ГОСТ 5040-78

1200 - 1400

1550

0,57

0,58

0,64

0,70

0,75

0,81

8. Изделия каолиновые, ГОСТ 20901-75

2000

-

1,79

1,80

1,86

1,90

1,95

2,01

9. Изделия высокоглиноземистые, ГОСТ 24704-81

2600

-

1,76

1,74

1,68

1,65

1,60

1,55

10. Изделия огнеупорные магнезитовые, ГОСТ 4689-74

2700

-

6,00

5,90

5,36

4,82

4,30

3,75

11. Изделия высокоогнеупорные периклазохромитовые, ГОСТ 10888-76

2800

-

4,02

3,94

3,60

3,28

2,94

2,60

12. Изделия высокоогнеупорные хромомагнезитовые, ГОСТ 5381-72

2950

-

2,74

2,71

2,54

2,36

2,18

2,01

13. Кирпич глиняный обыкновенный, ГОСТ 530-80

1700

-

0,56

0,59

0,70

0,81

-

-

14. Изделия пенодиатомитовые теплоизоляционные, ГОСТ 2694-78

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 диатомитовые теплоизоляционные, ГОСТ 2694-78

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 минераловатные прошивные на металлической сетке, ГОСТ 21880-76

75 - 100

600

0,05

0,06

0,11

0,15

-

-

19. Маты минераловатные прошивные, ГОСТ 21880-76

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 маты теплоизоляционные из минеральной ваты на синтетическом связующем, ГОСТ 9573-82

50 - 75

400

0,05

0,07

0,13

-

-

-

22. То же

125

400

0,05

0,07

0,11

-

-

-

23. «

175

400

0,05

0,07

0,11

-

-

-

24. Маты теплоизоляционные из ваты каолинового состава,

ТУ 14-8-78-73

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 штапельного волокна, ГОСТ 10499-78

170

450

0,06

0,07

0,14

-

-

-

27. Перлито-фосфогелевые изделия без гидроизоляционно-упрочняющего покрытия, ГОСТ 21500-76

200

600

0,07

0,08

0,10

0,12

-

-

28. То же

250

600

0,08

0,09

0,11

0,14

-

-

29. «

300

600

0,08

0,09

0,14

0,16

-

-

30. Перлитоцементные изделия, ГОСТ 18109-80

250

600

0,07

0,09

0,13

0,16

-

-

31. То же

300

600

0,08

0,10

0,14

0,17

-

-

32. «

350

600

0,09

0,11

0,15

0,18

-

-

33. Перлитокерамические изделия, ГОСТ 21521-76

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. «

350

875

0,10

0,11

0,14

0,18

0,21

-

36. «

400

875

0,11

0,12

0,15

0,19

0,22

-

37. Известково-кремнеземистые изделия, ГОСТ 24748-81

200

600

0,07

0,08

0,10

0,12

-

-

38. Изделия на основе кремнеземного волокна, ТУ 207-67

120

1200

0,06

0,07

0,10

0,14

0,17

0,21

39. Савелитовые изделия, ГОСТ 6788-74

350

500

0,08

0,09

0,11

-

-

-

40. То же

400

500

0,09

0,10

0,12

-

-

-

41. Вулканитовые изделия, ГОСТ 10179-74

300

600

0,08

0,09

0,11

0,13

-

-

42. То же

350

600

0,08

0,09

0,11

0,14

-

-

43. «

400

600

0,09

0,10

0,12

0,14

-

-

44. Пеностекло, СТУ 85-497-64

200

500

0,08

0,09

0,13

-

-

-

45. Асбестовермикулитовые плиты, ГОСТ 13450-68

250

600

0,09

0,11

0,16

0,21

-

-

46. То же

300

600

0,10

0,11

0,16

0,21

-

-

47. «

350

600

0,10

0,12

0,17

0,22

-

-

48. Изделия муллитокремнеземистые огнеупорные волокнистые теплоизоляционные марки МКРВ-350, ТУ 14-8-159-75

350

1160

0,11

0,12

0,15

0,19

0,22

0,29

49. Диатомитовая крошка обожженная, ТУ 36-888-67

500

600

900

900

0,01

0,03

0,03

0,04

0,06

0,09

0,10

0,15

0,13

0,20

0,17

0,25

50. Вермикулит вспученный, ГОСТ 12865-67

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. «

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, ГОСТ 2850-80

1000 - 1300

600

0,16

0,18

0,20

0,22

-

-

Примечания: 1. Коэффициент теплопроводности l огнеупорных (поз. 1-13) и теплоизоляционных (поз. 14-54) материалов с естественной влажностью при средней температуре нагрева материала в сечении элемента до 100 °С следует принимать по табличным данным, увеличенным соответственно на 30 м 10 %.

2. Коэффициент теплопроводности l для промежуточных значений температур определяется интерполяцией.

1.37. При расчете распределения температуры по толщине конструкции необходимо учитывать различие площадей теплоотдающей и тепловоспринимающей 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 теплоотдающей и тепловоспринимающей поверхностей более 10 %.

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

1.39. 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 определяются по расчетной летней температуре наружного воздуха, принимаемой по средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца в районе строительства по СНиП 2.01.01-82. Вычисленные температуры не должны превышать предельно допустимые температуры применения бетона по ГОСТ 20910-82 и арматуры по табл. 17.

1.40. 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, определяемые по указаниям п. 1.10.

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 2.01.01-82.

2. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

БЕТОН

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

обычный бетон - конструкционный тяжелый бетон средней плотности свыше 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 20910-82, составы которых приведены в табл. 9.

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.

2.2. 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 20910-82 (должен указываться в проекте во всех случаях);

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

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

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

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

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

а) классов по прочности на сжатие:

обычный бетон (состав № 1 по табл. 9) - по СНиП 2.03.01-84 до В50 включ.;

жаростойкий бетон (составов по табл. 9):

№ 2, 3, 6, 7 - В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30; В35; В40;

№ 10, 11, 21 - В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30 и В35;

№ 19, 20 - В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20; В25; В30;

№ 12, 13, 14, 15 - В2; В2,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15; В20;

№ 4, 5, 8, 9, 16, 17, 18, 23, 29 - В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10; В12,5; В15;

№ 24, 27, 30 - В2; В2,5; В3,5; В5; В7,5; В10;

№ 22, 24, 30, 32, 35, 36, 37 - В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5; В5;

№ 25, 28, 31, 32, 34 - В1; В1,5; В2; В2,5; В3,5;

№ 26, 33 - В1; В1,5; В2; В2,5;

б) обычный бетон классов по прочности на осевое растяжение: (состав № 1 по табл. 9) - Вt0,8; Вt1,2; Вt1,6; Вt2; Вt2,4;

в) жаростойкий бетон марок по термической стойкости в водных теплосменах (составов № 2 - 21, 23 и 29 по табл. 9) - Т15; Т110; Т115 и Т125;

в воздушных теплосменах (составов № 22, 24, 27, 30, 32, 35-37 по табл. 9) - Т210; Т215; Т220 и Т225.

Для бетона других составов марка по термической стойкости в водных и воздушных теплосменах не нормируется;

г) марок по водонепроницаемости:

обычный бетон (состав № 1) и жаростойкий бетон (составов № 2-21, 23 и 29 по табл. 9) - W2, W4, W6 и W8.

Для бетона других составов марка по водонепроницаемости не нормируется;

д) марок по морозостойкости:

обычный бетон (состав № 1) и жаростойкий бетой (составов № 2-21, 23 и 29 по табл. 9) - F15, F25, F35, F50 и F75.

Для бетона других составов марка по морозостойкости не нормируется;

е) жаростойкий бетон марок по средней плотности (составов по табл. 9):

№ 4 и 8                                               - D1800;

№ 23 и 29                                           - D1700, D1600, D1500;

№ 24, 30                                             - D1400, D1300, D1200;

№ 22, 24, 26, 28, 30, 32, 33 и 36       - D1100;

№ 25, 27, 32, 34, 35 и 37                   - D1000;

№ 31 и 32                                           - D900.

Для бетона других составов марка по средней плотности не нормируется.

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 и марка бетона устанавливаются в возрасте 28 сут.

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

2.4. Для бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур, необходимо предусматривать характеристики бетона с учетом следующих требований:

а) для железобетонных конструкций из обычного бетона, работающих в условиях воздействия повышенных температур, класс бетона по прочности на сжатие и на осевое растяжение следует принимать по СНиП 2.03.01-84.

Для железобетонных конструкций из жаростойкого бетона, работающих в условиях воздействия высоких температур, рекомендуется принимать класс бетона по прочности на сжатие:

для сборных несущих элементов                не ниже В7,5

для монолитных конструкций при

постоянном нагреве, °С (см. п. 1.3):

до 500                                                        не ниже В5

св. 500                                                             «       В7,5

при ударных и истирающих

воздействиях, а также при

циклическом

нагреве, °С:

до 500                                                        не ниже В7,5

св. 500                                                             «       В10

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 по СНиП 2.03.01-84;

б) для бетонных и железобетонных конструкций, работающих в условиях воздействия высоких температур:

жаростойкие батоны (состава № 2-21, 23 и 29 по табл. 9) 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 (состава № 22, 24, 27, 30, 32, 35-37 по табл. 9) должны иметь марку по термической стойкости в воздушных теплосменах, не менее, при нагреве:

постоянном                                                            Т210

циклическом                                                           Т220

в) для железобетонных конструкций из обычного (состав № 1) и жаростойкого бетона (составов № 2-21, 23 и 29 по табл. 9) марки по водонепроницаемости должны быть, не менее, для:

фундаментов, боровов и других сооружений,

находящихся под землей

ниже уровня грунтовых вод                                   W4

тепловых агрегатов и других сооружений,

находящихся над землей и

подвергающихся атмосферным осадкам             W8

г) 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-влажного состояния, обычный бетон (состава № 1) и жаростойкий (составов № 2, 3, 6, 7, 13, 20 и 21 по табл. 9) должны иметь марку по морозостойкости согласно СНиП 2.03.01-84.

Таблица 9

Номер состава бетона

Класс бетона по предельно допустимой температуре применения

Исходные материалы

Наибольший класс бетона по прочности

на сжатие

Средняя плотность бетона естественной влажности кг/м3

вяжущее

отвердитель

тонкомолотая добавка

заполнители

 

Обычный бетон

1

 

Портландцемент, быстротвердеющий портландцемент, шлакопортландцемент

Не применяется

Не применяется

Гранитовые, доломитовые, плотные известняковые, сиенитовые, плотные пески

В50

2200 - 2500

 

Жаростойкий бетон

2

3

То же

То же

То же

Андезитовые, базальтовые, диабазовые, диоритовые

В40

2400

3

3

«

«

«

Из доменных отвальных шлаков

В40

2400

4

9

«

«

Из золы уноса

Аглопоритовые

Из боя глиняного кирпича

В15

В15

1800

1900

5

8

«

«

Из литого шлака, золы уноса, боя глиняного кирпича

Из шлаков металлургических пористых (шлаковая пемза)

В15

2000

6

7

«

«

Шамотная, из золы уноса, боя глиняного кирпича, из отвального и гранулированного доменного шлака

Андезитовые, базальтовые, диабазовые, диоритовые

В40

2400

7

7

«

«

То же

Из доменных отвальных шлаков

В40

2400

8

8

«

«

Из отвального и гранулированного доменного шлака, боя глиняного кирпича, золы уноса

Из шлаков топливных, туфовые

В15

1800

9

9

«

«

Из боя глиняного кирпича

Из боя глиняного кирпича

В15

1900

10

11

Портландцемент, быстротвердеющий портландцемент

«

То же, и их золы уноса

Шамотные кусковые и из боя изделий

В35

2000

11

12

Портландцемент, быстротвердеющий портландцемент

Не применяется

Шамотная

Шамотные кусковые и их боя изделий

В35

2000

12

8

Жидкое стекло

Саморассыпающиеся шлаки

Из шлаков ферромарганца, силикомарганца

Из шлаков ферромарганца, силикомарганца

В20

2100

13

6

То же

Кремнефтористый натрий, нефелиновый шлам, саморассыпающиеся шлаки

Шамотная

Андезитовые, безальтовые, диабазовые

В20

2500

14

10

«

Кремнефтористый натрий

Шамотные, из катализатора ИМ-2201 отработанного

Шамотные кусковые и из боя изделий

В20

2100

15

11

«

Нефелиновый шлам, саморассыпающиеся шлаки

То же

Из смеси шамотных кусковых или из боя изделий и карборунда

В20

2300

16

13

«

Кремнефтористый натрий

Магнезитовая

Шамотные кусковые и из боя изделий

В15

2100

17

12

«

Нефелиновый шлам, саморассыпающиеся шлаки

Шамотная, из катализатора ИМ-2201 отработанного

То же

В15

2100

18

13

«

То же

Магнезитовая

«

В15

2100

19

13

Глиноземистый цемент

Не применяется

Не применяется

«

В30

2100

20

12

То же

То же

То же

Из передельного феррохрома

В30

2800

21

14

«

«

«

Муллитокорундовые кусковые и из боя изделий

В35

2800

22

6

Портландцемент

Не применяется

Шамотная, из боя глиняного кирпича, золы уноса, из отвального и гранулированного доменного шлака, катализатора ИМ-2201 отработанного

Вспученный перлит

В5

1100

23

11

То же

То же

Шамотная, из катализатора ИМ-2201 отработанного

Керамзитовые с насыпной плотностью 550-650 кг/м3

В15

1500 - 1700

24

10

«

«

То же

Керамзитовые с насыпной плотностью 350-500 кг/м3

В5 - В10

1100 - 1400

25

10

«

«

Шамотная, из боя глиняного кирпича, из золы уноса керамзитовая, аглопоритовая, из вулканического пепла

Из смеси керамзита и вспученного вермикулита

В3,5

1000

26

10

«

«

То же

Вспученный вермикулит

В2,5

1100

27

8

Жидкое стекло

Кремнефтористый натрий

Шамотная, из катализатора ИМ-2201 отработанного

Из смеси керамзита и вспученного вермикулита

В10

1000

28

8

То же

То же

То же

Вспученный вермикулит

В3,5

1100

29

8

«

«

«

Керамзитовые с насыпной плотностью 550-650 кг/м3

В15

1500 - 1700

30

8

Жидкое стекло

Кремнефтористый натрий

Шамотная, из катализатора ИМ-2201 отработанного

Керамзитовые с насыпной плотностью 350-500 кг/м3

В5 - В10

1100 - 1400

31

8

То же

То же

То же

Ив смеси зольного гравия и вспученного перлита

В3,5

900

32

8

«

«

«

Вспученный перлит

В3,5 - В5

900 - 1100

33

11

Глиноземистый цемент

Не применяется

Не применяются

Вспученный вермикулит

В2,5

1100

34

11

То же

То же

То же

Из смеси керамзита и вспученного вермикулита

В3,5

1000

35

11

«

«

«

Керамзитовая

В5

1000

36

11

«

«

«

Из смеси зольного гравия и вспученного перлита

В5

1100

37

11

«

«

«

Вспученный перлит

В5

1000

Примечание. Для бетонов классов 8-14 по предельно допустимой температуре применения с отвердителем из кремнефтористого натрия не допускается воздействие пара и воды без предварительного нагрева до 800 °С; бетоны класса 6 по предельно допустимой температуре применения подвергать воздействию пара не следует.

д) 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 II-28-73 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 данной агрессивной среде:

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

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

е) для конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных температур и попеременного увлажнения, рекомендуется применять обычный бетон класса по прочности на сжатие не менее В7,5 и марки по водонепроницаемости не менее W6 при нагреве до 120 °С включительно и не менее W8 при нагреве свыше 120 °С.

2.5. 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, а также элементов конструкций, в которых усилия возникают только от воздействия температуры, предельно допустимая температура применения бетона устанавливается по ГОСТ 20910-82.

При воздействии температур, превышающих указанные в ГОСТ 20910-82, необходимо предусматривать устройство защитных слоев (футеровок).

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЕТОНА

2.6. Расчетные сопротивления бетона Rb и Rbt для предельных состояний первой и второй групп в зависимости от его класса по прочности на сжатие принимают по СНиП 2.03.01-84 для составов (см. табл. 9):

№ 1 - 3, 6, 7, 10 - 15, 19 - 21 - как для тяжелого бетона;

№ 4, 5, 8, 9, 16 - 18, 23, 24, 29 и 30 - как для легкого бетона на пористом мелком заполнителе.

Расчетные сопротивления обычного бетона Rbt для предельных состояний первой группы в зависимости от класса бетона по прочности на осевое растяжение (состава № 1 по табл. 9) принимают по СНиП 2.03.01-84.

Расчетные сопротивления бетона в соответствующих случаях следует умножать на коэффициент условий работы по СНиП 2.03.01-84.

При расчете элементов конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур, расчетные сопротивления бетона Rb и Rb,ser необходимо дополнительно умножать на коэффициент условий работы бетона при сжатии gbt, а расчетные сопротивления бетона Rbt и Rbt,ser - на коэффициент условий работы бетона при растяжении gtt. Коэффициенты условий работы бетона при сжатии gbt и растяжении gtt принимают по табл. 10 в зависимости от температуры бетона и длительности ее действия.

Таблица 10

Номера составов бетона по табл. 9

Коэффициент

Расчет на нагрев

Коэффициенты условий работы бетона при сжатии gbt и растяжении gtt, коэффициент bb при температуре бетона, °С

50

70

100

200

300

500

700

900

1000

1100

1, 2

gbt

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

-

-

-

-

-

-

gtt

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

-

-

-

-

-

-

bb

Кратковременный и длительный

1,00

0,90

0,80

0,60

0,40

-

-

-

-

-

Длительный с увлажнением

1,00

0,50

0,20

0,40

-

-

-

-

-

-

3

gbt

Кратковременный

1,00

1,00

1,00

0,90

0,80

-

-

-

-

-

Длительный

1,00

1,00

1,00

0,90

0,65

-

-

-

-

-

gtt

Кратковременный

1,00

0,80

0,75

0,65

0,50

-

-

-

-

-

Длительный

1,00

0,80

0,75

0,60

0,35

-

-

-

-

-

bb

Кратковременный и длительный

1,00

1,00

0,90

0,80

0,60

-

-

-

-

-

4-11, 23, 24

gbt

Кратковременный

1,00

1,00

1,00

1,10

1,00

0,90

0,60

0,30

0,20

0,10

Длительный

1,00

1,00

1,00

1,00

0,70

0,40

0,20

0,06

0,01

-

gtt

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

-

-

-

bb

Кратковременный и длительный

1,00

1,00

1,00

0,90

0,75

0,50

0,32

0,22

0,18

0,15

12-15, 17, 29, 30

gbt

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

-

-

gtt

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

-

-

-

-

bb

Кратковременный и длительный

1,00

1,10

1,10

1,10

1,00

0,70

0,30

0,10

0,05

-

16, 18

gbt

Кратковременный

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

0,95

0,85

0,65

0,50

0,35

Длительный

1,00

0,90

0,90

0,80

0,50

0,25

0,07

0,02

0,01

-

gtt

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

-

-

-

bb

Кратковременный и длительный

1,00

1,10

1,10

1,10

1,10

1,00

0,70

0,35

0,27

0,20

19, 20, 21

gbt

Кратковременный

1,00

0,90

0,80

0,70

0,55

0,45

0,35

0,30

0,25

0,20

Длительный

1,00

0,90

0,80

0,70

0,50

0,25

0,10

0,05

0,02

-

gtt

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

-

-

-

bb

Кратковременный и длительный

1,00

0,90

0,85

0,70

0,55

0,40

0,33

0,30

0,27

0,20

Примечания: 1. При расчете на длительный нагрев несущих конструкций, срок службы которых не превышает 5 лет, коэффициент gbt следует увеличить на 15 %, но он не должен превышать величины gbt при расчете на кратковременный нагрев.

2. Для конструкций, которые во время эксплуатации подвергаются циклическому нагреву, коэффициенты gbt и bb следует снизить на 15 % и коэффициент gtt - на 20 %.

3. Коэффициенты gbt, gtt и bb для промежуточных значений температур определяются интерполяцией.

2.7. Начальный модуль упругости бетона при сжатии и растяжении Еb принимают по табл. 11.

Коэффициент bb, учитывающий снижение модуля упругости обычного и жаростойкого бетонов при нагреве, следует принимать по табл. 10 в зависимости от температуры бетона.

2.8. Коэффициент упругости , характеризующий упруго-пластическое состояние сжатого бетона, при определении приведенного сечения бетона, а также при расчете сводов и куполов из жаростойкого бетона принимают по табл. 12 в зависимости от температуры и длительности его воздействия.

Коэффициент упругости v, характеризующий упруго-пластическое состояние бетона сжатой зоны при расчете деформаций и закладных деталей, - по табл. 13 в зависимости от температуры и длительности ее воздействия.

Таблица 11

Номера составов бетона по табл. 9

Начальные модули упругости бетона при сжатии и растяжении принимают равными Eb × 103 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

1-3, 6, 7, 13, 20, 21 естественного твердения

-

-

-

8,5

86,5

9,5

 96,9

13,0

133

16,0

163

19,0

194

21,0

214

23,0

235

27,0

275

30,0

306

32,5

331

34,5

352

36

367

37,5

382

39

398

1-3, 6, 7, 20, 21, подвергнутого тепловой обработке при атмосферном давлении

-

-

-

8,0

82

8,5

86,7

11,5

117

14,5

148

16,0

163

19,0

194

20,5

209

24,0

245

27,0

275

29,0

296

31,0

316

32,5

332

34,0

347

35,0

357

31, 32*

3,7

38

4,0

40,8

4,3

44,0

4,5

45,9

5,0

51,0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

25, 27, 32, 34, 35, 37**

4,2

43,0

4,5

45,9

4,8

49,0

5,0

51,0

5,5

56,1

6,3

64,2

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

22, 24, 26, 28, 30, 32, 33, 36***

4,3

44,0

4,6

47,0

4,9

49,7

5,5

56,1

6,1

62,3

6,9

70,7

7,9

81,1

8,7

88,7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

24, 30****

-

-

5,8

59

6,5

66,3

7,2

73,4

8,2

83,8

9,4

95,4

10,3

100,5

-

-

-

-

-

-

-

-

-

23, 29

-

-

7,3

75

8,0

81,6

9,0

91,8

10,0

102

11,5

117

12,5

127

13,2

135

14,0

143

-

-

-

-

-

-

-

4, 8, 9

-

-

8,0

81,6

8,6

88

9,8

100

11,2

114

13,0

133

14,0

143

14,7

150

15,5

158

-

-

-

-

-

-

-

5, 10-12, 14-19

-

-

10,0

102

10,5

107

11,5

118

13,0

133

14,5

148

16,0

163

17,0

173

18,0

184

19,5

199

21,0

214

22,0

224

23,0

235

-

-

-

Примечание. Над чертой указаны значения в МПа, а под чертой - кгс/см2.

* D900; ** D1000; *** D1100; **** D1200 - 1400.

Таблица 12

Номера составов бетона по табл. 9

Расчет на нагрев

Коэффициент упругости  обычного и жаростойкого бетонов при температуре бетона, °С

50

70

100

200

300

600

700

900

1000

1 - 3

Кратковременный

Длительный

0,85

0,30

0,65

0,25

0,70

0,25

0,70

0,25

0,65

0,20

-

-

-

-

6, 10, 11, 24

Длительный

0,85

0,28

0,80

0,24

0,80

0,24

0,75

0,22

0,70

0,21

0,53

0,07

0,32

0,03

0,15

0,01

0,05

-

4, 5, 7, 8, 9, 23

Кратковременный

Длительный

0,80

0,26

0,70

0,22

0,80

0,22

0,70

0,21

0,65

0,20

0,50

0,06

-

-

-

12 - 18, 29, 30

Кратковременный

Длительный

0,70

0,24

0,70

0,20

0,70

0,20

0,65

0,20

0,50

0,06

0,35

0,02

0,30

-

0,10

-

-

19 - 21

Кратковременный

Длительный

0,85

0,35

0,80

0,30

0,75

0,27

0,60

0,25

0,55

0,23

0,45

0,03

0,35

0,02

0,20

0,01

0,15

-

Примечания: 1. Над чертой приведен коэффициент упругости  обычного и жаростойкого бетонов для кратковременного нагрева, под чертой - для длительного нагрева.

2. В таблице даны значения  для кратковременного нагрева при подъеме температуры на 10 °С/ч и более. При подъеме температуры менее чем на 10 °С/ч значения  = а - 0,075 (а - b) (10 - v), где a и b - значения коэффициента  при кратковременном и длительном нагреве; v - скорость подъема температуры, °С/ч.

3. Коэффициент  для промежуточных значений температур определяется по интерполяции.

4. При длительном нагреве 50 - 200 °С и средней относительной влажности воздуха до 40 % значение коэффициента = 0,2.

5. При длительном нагреве и увлажнении бетона составов № 1 - 3 значения коэффициента  умножают на 0,5.

6. При двухосном напряженном состоянии значение коэффициента  умножается на 1,2, но оно не должно превышать 0,85.

7. При наличии в элементе сжатой арматуры с m ³ 0,7 % значение коэффициента  умножается на (1 - 0,11 m), но принимается не менее 0,5.

Таблица 13

Номера составов бетона по табл. 9

Расчет на нагрев

Коэффициент v при температура бетона, °С

50

70

100

200

300

500

700

900

1 - 3

Кратковременный

Длительный

0,45

0,15

0,40

0,15

0,45

0,15

0,45

0,15

0,35

0,10

-

-

-

4 - 11, 23, 24

Кратковременный

Длительный

0,45

0,15

0,43

0,15

0,43

0,15

0,40

0,10

0,37

0,09

0,28

0,07

0,20

0,05

0,10

0,04

12 - 18, 29, 30

Кратковременный

Длительный

0,45

0,13

0,43

0,13

0,38

0,13

0,35

0,10

0,28

0,03

0,20

0,02

0,17

-

0,07

-

19 - 21

Кратковременный

Длительный

0,45

0,15

0,43

0,15

0,40

0,13

0,33

0,13

0,30

0,10

0,25

0,03

0,20

0,03

0,15

0,02

Примечания: 1. Над чертой приведен коэффициент v для кратковременного нагрева, под чертой - для длительного нагрева.

2. В таблице даны значения v для кратковременного нагрева при подъеме температуры на 10 °С/ч и более. При подъеме температуры менее чем на 10 °С/ч значение v = a - 0,075 (a - b) (10 - v); где a и b - значения коэффициента v при кратковременном и длительном нагреве; v - скорость подъема температуры, °С/ч.

3. Коэффициент v для промежуточных значений температур определяется по интерполяции.

4. При длительном нагреве 50 - 200 °С и средней относительной влажности воздуха до 40 % значение коэффициента v = 0,1.

5. При длительном нагреве и увлажнении бетона составов № 1 - 3 значения коэффициента v умножают на 0,5.

2.9. Коэффициент линейной температурной деформации бетона abt в зависимости от температуры и скорости подъема температуры следует принимать по табл. 14. Коэффициент abt определен с учетом температурной усадки бетона при кратковременном и длительном его нагреве. При необходимости определения температурного расширения бетона при повторном воздействии температуры после кратковременного или длительного нагрева к коэффициенту линейной температурной деформации abt следует прибавить абсолютное значение коэффициента температурной усадки бетона acs соответственно для кратковременного или длительного нагрева.

Коэффициент температурной усадки бетона acs принимают по табл. 15.

Таблица 14

Номера составов бетона по табл. 9

Расчет не нагрев

Коэффициент линейной температурной деформации бетона abt × 10-6× град-1 при температуре, °С

50

100

200

300

500

700

900

1100

 

Кратковременный

Длительный

10,0

4,0

10,0

4,5

9,5

7,2

9,0

7,5

-

-

-

-

2, 6

Кратковременный

Длительный

9,0

3,0

9,0

3,5

8,0

5,7

7,0

5,5

6,0

-

5,0

-

-

-

3, 7

Кратковременный

Длительный

8,5

2,5

8,5

3,0

7,5

5,2

7,0

5,5

5,5

-

4,5

-

4,0

-

3,0

-

8

Кратковременный

Длительный

9,0

2,0

9,0

3,0

8,0

5,4

7,0

5,3

6,0

5,0

6,0

5,0

-

-

4, 5, 9 - 11, 23, 24, 25

Кратковременный

Длительный

8,5

1,5

8,5

2,5

7,5

4,9

7,0

5,3

5,5

4,5

4,5

3,5

4,0

3,1

3,0

2,0

12 - 18, 27, 29, 30

Кратковременный

Длительный

5,0

-4,0

5,0

0

5,5

3,0

6,0

4,3

7,0

6,0

6,5

5,8

6,0

5,4

5,0

4,5

19 - 21

Кратковременный

Длительный

8,0

3,0

8,0

4,5

7,0

5,3

6,5

5,2

5,5

4,7

4,5

3,6

4,0

3,1

3,5

2,6

22

Кратковременный

Длительный

4,0

-3,0

4,0

0

3,5

1,5

3,0

1,5

2,0

1,0

1,0

0

-

-

26

Кратковременный

Длительный

4,3

-0,7

4,3

0,3

3,8

1,8

3,3

2,0

3,2

2,2

2,4

1,4

1,6

0,6

0,8

-0,7

28

Кратковременный

Длительный

5,0

-4,0

5,0

0

,5

3,1

5,0

3,3

7,0

6,0

6,8

6,1

6,6

5,9

-

31, 32

Кратковременный

Длительный

1,2

-7,8

1,2

-3,8

1,3

-1,1

1,0

0,7

-1,2

-0,2

0,7

0

0,8

0,1

-

33

Кратковременный

Длительный

-3,0

-8,0

-3,0

-6,5

-3,5

-5,3

-4,5

-5,8

-3,0

-4,5

-2,8

-3,7

-3,5

-4,5

-4,7

-5,7

34, 35

Кратковременный

Длительный

5,5

0,5

5,5

2,5

4,5

1,5

3,3

2,0

3,2

2,6

2,4

1,5

1,6

0,6

0,8

-0,2

36, 37

Кратковременный

Длительный

2,0

-3,0

2,0

-1,5

1,5

-0,8

1,0

-0,7

0,6

-1,2

0,4

-0,5

-3,7

-4,6

-8,6

-9,5

Примечания: 1. Над чертой приведен коэффициент линейной температурной деформации бетона abt × 10-6× град-1 для кратковременного нагрева, под чертой - для длительного нагрева.

2. Значение коэффициента abt для кратковременного нагрева дано при подъеме температуры на 10 °С/ч и более. Для кратковременного нагрева при подъеме температуры менее чем на 10 °С/ч от значения abt следует отнять 0,075 (a - b) (10 - v), где а и b значения коэффициентов abt при кратковременном и длительном нагреве; v - скорость подъема температуры, °С/ч.

3. Коэффициент abt для промежуточных значений температуры определяется интерполяцией.

4. Для бетонов состава № 1 с карбонатным щебнем (доломит, известняк) коэффициент abt увеличивается на 1 × 10-6× град-1.

Таблица 15

Номера составов бетона по табл. 9

Расчет на нагрев

Коэффициент температурной усадки бетона - acs × 10-6× град-1 при температуре, °С

50

100

200

300

500

700

900

1100

1 - 4

Кратковременный

Длительный

0,0

6,0

0,0

5,5

0,7

3,0

1,0

2,5

-

-

-

-

5 - 11, 23, 24, 26

Кратковременный

Длительный

0,0

7,0

0,5

6,5

0,9

3,5

1,1

2,8

1,5

2,5

1,4

2,4

2,3

3,2

3,2

4,2

12 - 18, 27, 29, 30

Кратковременный

Длительный

2,0

11,0

3,0

8,0

2,5

5,0

2,0

3,7

1,3

2,3

1,0

1,7

0,8

1,4

0,7

1,2

19 - 21

Кратковременный

Длительный

0,5

5,5

2,0

5,5

1,5

3,2

1,3

2,6

1,4

2,2

1,6

2,5

2,1

3,0

2,3

3,2

22

Кратковременный

Длительный

4,0

11,0

5,0

9,0

4,7

6,7

4,2

5,7

3,7

4,7

3,6

4,6

-

-

26

Кратковременный

Длительный

6,6

11,6

7,6

11,6

7,1

9,1

7,1

8,4

5,5

6,5

4,3

5,3

5,0

6,0

6,0

7,0

28

Кратковременный

Длительный

4,0

13,0

5,0

10,0

4,6

7,0

4,1

5,8

1,3

2,3

1,2

1,9

1,0

1,7

-

31, 32

Кратковременный

Длительный

3,0

12,0

4,0

9,0

3,6

6,0

3,1

4,8

0,3

1,3

0,2

0,9

0,0

0,7

-

33

Кратковременный

Длительный

10,5

15,5

12,0

15,5

11,5

13,3

11,3

12,6

10,7

12,2

9,9

10,8

10,4

11,4

10,7

11,7

34, 35

Кратковременный

Длительный

6,3

11,3

7,8

10,8

7,3

10,3

7,1

8,4

5,5

6,1

4,3

5,2

5,0

6,0

5,2

6,2

36, 37

Кратковременный

Длительный

1,7

6,7

3,2

6,7

3,0

5,3

4,8

5,1

5,0

6,8

5,1

6,0

9,3

10,2

14,3

15,2

Примечания: 1. Над чертой приведен коэффициент температурной усадки бетона acs × 10-6× град-1 для кратковременного нагрева, под чертой - для длительного нагрева.

2. Значение коэффициента acs для кратковременного нагрева дано при подъеме температуры на 10 °С/ч и более. Для кратковременного нагрева при подъеме температуры менее чем на 10 °С/ч к значению acs следует прибавить 0,075 (b - a) (10 - v), где a и b - значения коэффициентов acs для кратковременного и длительного нагрева; v - скорость подъема температуры, °С.

3. Коэффициент acs для промежуточных значений температур определяется интерполяцией.

4. Значения коэффициента acs принимают со знаком минус.

Коэффициент температурной усадки бетона принят:

при кратковременном нагреве для подъема температуры на 10 °С/ч и более;

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

2.10. Марку по средней плотности бетона естественной влажности принимают по табл. 9. Среднюю плотность бетона а сухом состоянии при его нагреве выше 100 °С уменьшают на 150 кгс/м3.

Среднюю плотность железобетона (при m £ 3 %) принимают на 100 кгс/м3 больше средней плотности соответствующего состояния бетона.

2.11. При расчете железобетонных конструкций на выносливость, а также по образованию трещин при многократно повторяющейся нагрузке в условиях воздействия температур выше 50 °С расчетные сопротивления обычного бетона должны дополнительно умножаться на коэффициент условий его работы gb1t, принимаемый по табл. 16.

При применении жаростойкого бетона в железобетонных конструкциях, подвергающихся воздействию высоких температур и многократно повторяющейся нагрузки, расчетные сопротивления бетона должны быть специально обоснованы.

Таблица 16

Температура бетона, °С

Коэффициент условий работы обычного бетона gb1t 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

Примечание. Величины gb1t для промежуточных значений температур определяются по интерполяции.

АРМАТУРА

2.12. Для армирования железобетонных конструкций, работающих при воздействии повышенной и высокой температур, арматура должна приниматься по СНиП 2.03.01-84.

Для железобетонных конструкций из жаростойкого бетона при нагреве арматуры выше 400 °С рекомендуется предусматривать стержневую арматуру и прокат из:

легированной стали марки 30ХМ по ГОСТ 4543-71;

коррозионно-стойких, жаростойких и жаропрочных сталей марок 12Х13, 20Х13, 08Х17Т, 12Х18Н9Т, 20Х23Н18 и 45Х14Н14В2М по ГОСТ 5632-72 и ГОСТ 5949-75.

Предельно допустимую температуру применения арматуры и проката в железобетонных конструкциях следует принимать по табл. 17.

Таблица 17

Вид и класс арматуры, марки стали и проката

Предельно допустимая температура, °С, применения арматуры и проката, установленных в железобетонных конструкциях

по расчету

по конструктивным соображениям

Стержневая арматура классов:

 

 

А-I и А-II

400

450

А-III, Ат-III, А-IIIв, А-IV, Ат-IV, А-V, Ат-V, А-VI, Ат-VI

450

500

ненапрягаемая

450

-

напрягаемая

250

-

Проволочная арматура классов:

 

 

Вр-I

400

450

В-II, Вр-II, К-7, К-19

150

-

В-I

-

450

Прокат из стали марок ВСт3кп2, ВСт3Гпс5, ВСт3сп5 и ВСт3пс6

400

450

Стержневая арматура и прокат из стали марок:

 

 

30ХМ, 12Х13 и 20Х13

500

700

20Х23Н18

550

1000

12Х18Н9Т и 45Х14Н14В2М и 08Х17Т

600

800

Примечания: 1. При циклическом нагреве предельно допустимая температура применения напрягаемой арматуры должна приниматься на 50 °С ниже указанной в таблице.

2. При многократно повторяющейся нагрузке предельно допустимая температура применения напрягаемой арматуры не должна превышать 100 °С и ненапрягаемой - 200 °С.

3. При нагреве проволоки классов В-I и Вр-I выше 250 °С расчетные сопротивления следует принимать как для арматуры класса А-I по СНиП 2.03.01-84.

РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АРМАТУРЫ

2.13. Расчетные сопротивления основных видов стержневой и проволочной арматуры для предельных состояний первой и второй групп в зависимости от вида и класса арматуры принимают по СНиП 2.03.01-84.

Расчетные сопротивления арматуры и жаростойкой стали для предельных состояний первой и второй групп принимают по табл. 18 и 19, которые определены путем деления соответствующих