Документов в библиотеке
576379

Зарегистрированных пользователей
1050

"СП 27.13330.2011. Свод правил. Бетонные и железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур. Актуализированная редакция СНиП 2.03.04-84"(утв. Приказом Минрегиона РФ от 28.12.2010 N 827)

 

Утвержден

Приказом Минрегиона РФ

от 28 декабря 2010 г. N 827

 

СВОД ПРАВИЛ

 

БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ,

ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ

ПОВЫШЕННЫХ И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

 

АКТУАЛИЗИРОВАННАЯ РЕДАКЦИЯ СНиП 2.03.04-84

 

Concrete and Reinforced Concrete Structures intended

for the Service in Elevated and High Temperatures

 

СП 27.13330.2011

 

Дата введения

20 мая 2011 года

 

Предисловие

 

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила разработки - Постановлением Правительства Российской Федерации от 19 ноября 2008 г. N 858 "О порядке разработки и утверждения сводов правил".

 

Сведения о своде правил

 

1. Исполнители: Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона им. А.А. Гвоздева (НИИЖБ им. Гвоздева) - институт ОАО "НИЦ "Строительство".

2. Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство".

3. Подготовлен к утверждению Департаментом архитектуры, строительства и градостроительной политики.

4. Утвержден Приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 28 декабря 2010 г. N 827 и введен в действие с 20 мая 2011 г.

5. Зарегистрирован Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт). Пересмотр СП 27.13330.2010.

 

Информация об изменениях к настоящему своду правил публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минрегион России) в сети Интернет.

 

Введение

 

Настоящий свод правил содержит 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 °C включительно), влажной среды, и тепловых агрегатов из жаростойкого бетона, армированного обычной и жаростойкой арматурой, которые эксплуатируются в условиях производственных высоких температур (свыше 200 до 1200 - 1400 °C).

Приведенные в настоящем СП единицы физических величин выражены: силы - в ньютонах (Н) или в килоньютонах (кН); линейные размеры - в мм (для сечений) или в м (для элементов или их участков); напряжения, сопротивления, модули упругости - в мегапаскалях (МПа); распределенные нагрузки и усилия - в кН/м или Н/мм; температура - в °C, плотность - в кг/м3.

Свод правил разработан НИИЖБ им. А.А. Гвоздева - институтом ОАО "НИЦ "Строительство": руководитель - д-р техн. наук, проф. А.Ф. Милованов. Исполнители: д-ра техн. наук, проф. А.П. Кричевский и С.А. Фомин; кандидаты техн. наук В.Ц. Горячев, Н.П. Жданова, И.Н. Заславский, В.Н. Милонов, В.Г. Петров-Денисов, В.Н. Самойленко, В.В. Соломонов, И.С. Кузнецова; инженеры Е.Н. Больных, В.А. Тарасова; при участии ООО "УралНИИстром" (канд. техн. наук Р.Я. Ахтямов).

 

1. Область применения

 

Настоящий свод правил распространяется на проектирование бетонных и железобетонных конструкций, систематически подвергающихся воздействиям повышенных (от 50 до 200 °C включительно) и высоких (свыше 200 °C) технологических температур (далее - воздействия температур) и увлажнению техническим паром.

Нормы устанавливают 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 СП не распространяются на конструкции из жаростойкого бетона ячеистой структуры.

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

 

2. Нормативные ссылки

 

В настоящем СП использованы ссылки на следующие нормативные документы:

Федеральный закон от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений"

СП 63.13330.2010 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения"

СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"

СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции

СНиП 23-01-99* Строительная климатология

СП 28.13330.2010 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии"

СП 16.13330.2011 "СНиП II-23-81* Стальные конструкции"

ГОСТ 25192-82 Бетоны. Классификация и общие технические требования

ГОСТ 13015-2003 Изделия железобетонные и бетонные для строительства. Общие технические требования

ГОСТ 14098-91 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры

ГОСТ 20910-90 Бетоны жаростойкие. Технические условия

ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций

ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций

ГОСТ 6727-80 Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций

ГОСТ 4543-71 Прокат из легированной конструкционной стали

ГОСТ 5949-75 Сталь сортовая и калиброванная коррозионностойкая, жаростойкая и жаропрочная.

Примечание. При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и классификаторов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте национального органа Российской Федерации по стандартизации в сети Интернет или по ежегодно издаваемому информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим ежемесячно издаваемым информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим сводом правил следует руководствоваться замененным (измененным) документом. Если ссылочный материал отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

 

3. Термины и определения

 

В настоящих нормах применены термины по своду правил [1] и другим нормативным документам, на которые имеются ссылки в тексте.

 

4. Общие указания

 

Основные положения

 

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 СП. 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.

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

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

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

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

4.3. 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 сут.

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

4.4. Для конструкций, работающих под воздействием температуры выше 50 °C 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.

4.5. Конструкции рассматриваются как бетонные, если их прочность обеспечена одним бетоном. Бетонные элементы применяют преимущественно на сжатие при расположении продольной сжимающей силы в пределах поперечного сечения элемента при постоянном нагреве. Бетонные элементы из жаростойкого бетона применяют в конструкциях, которые не являются несущими (футеровка).

4.6. Жаростойкие бетоны в элементах конструкций тепловых агрегатов следует применять в соответствии с рекомендуемым Приложением А.

Классы жаростойкого бетона по предельно допустимой температуре применения в соответствии с ГОСТ 20910 в зависимости от вида вяжущего, заполнителей, тонкомолотых добавок и отвердителя приведены в таблице 5.1.

 

Основные расчетные требования

 

4.7. Бетонные и железобетонные конструкции, работающие в условиях воздействия повышенных и высоких температур, следует рассчитывать на основе положений СП 63.13330 и свода правил [1] с учетом дополнительных требований, изложенных в настоящем своде правил.

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, появления недопустимых деформаций).

4.8. 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) следует принимать по положениям СП 20.13330.

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 определяют с учетом коэффициента надежности по температуре .

Коэффициент надежности по температуре  принимают: при расчете по предельным состояниям первой группы равным 1,1, по предельным состояниям второй группы равным 1,0.

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

4.9. 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.

4.10. 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, после 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 - при воздействии на конструкцию расчетной температуры в период эксплуатации, когда происходит снижение прочности и жесткости элементов в результате воздействия длительного нагрева и нагрузки. При этом жесткость элементов определяется от длительного воздействия всех нагрузок и нагрева.

4.11. 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.

4.12. При кратковременном нагреве усилия от воздействия температуры в элементах статически неопределимых конструкций должны определяться в зависимости от состава бетона (таблица 5.1) и температуры нагрева, вызывающей наибольшие усилия:

а) при нагреве бетона N 1 свыше 50 до 250 °C - по расчетной температуре;

б) при нагреве бетонов N 2 - 11, 23 и 24 свыше 200 до 500 °C - по расчетной температуре, при нагреве свыше 500 °C - при 500 °C;

в) при нагреве бетонов N 12 - 21, 29 и 30 свыше 200 до 400 °C - по расчетной температуре, при нагреве свыше 400 °C - при 400 °C.

4.13. 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 23-01. Вычисленные температуры не должны превышать предельно допустимых значений температур применения бетона по ГОСТ 20910 и арматуры по таблице 5.10.

4.14. 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 4.12.

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 23-01.

4.15. При расчете сборных железобетонных 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.

4.16. При расчете прочности железобетонных элементов на действие сжимающей продольной силы следует учитывать случайный эксцентриситет , принимаемый не менее: 1/600 длины элемента или расстояния между сечениями, закрепленными от смещения; 1/10 высоты сечения и не менее 10 мм.

Для элементов статически неопределимых конструкций значения эксцентриситета продольной силы относительно центра тяжести приведенного сечения  принимают равным значению эксцентриситета, полученного из статического расчета, но не менее .

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

 

Дополнительные указания по расчету

предварительно напряженных конструкций

 

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

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

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

    50 °C .................................................. ,

    100 °C ................................................. ,

    150 °C ................................................. .

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

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

основных - при нормальной температуре;

дополнительных - от воздействия температуры выше 50 °C.

Основные потери предварительного напряжения арматуры для конструкций из обычного бетона состава N 1 и жаростойких бетонов составов N 2, 3, 6, 7, 10 и 11 по таблице 5.1 определяют как для тяжелого бетона по требованиям [2]. Потери от усадки жаростойкого бетона следует принимать на 10 МПа больше указанных в [2].

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

Дополнительные потери предварительного напряжения арматуры принимают по таблице 4.1.

 

Таблица 4.1

 

─────────────────────────────────────────────────┬─────────────────────────

     Фактор, вызывающий дополнительные потери    │Величина дополнительных

      предварительного напряжения в арматуре     │потерь предварительного

                  при ее нагреве                     напряжения, МПа

─────────────────────────────────────────────────┴─────────────────────────

Усадка бетона обычного состава N 1 и жаростойких

бетонов составов N 2, 3, 6, 7, 10, 11 по таблице

5.1 при нагреве:

 кратковременном                                             40

 длительном постоянном                                       80

 длительном циклическом                                      60

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Ползучесть бетона обычного состава N 1 и

жаростойких бетонов составов N 2, 3, 6, 7, 10 и

11 по таблице 5.1:

 естественной влажности при нагреве:

  кратковременном                                           

 

  длительном постоянном                                     

 

  длительном циклическом                                    

 

 сухого при нагреве:

  кратковременном                                           

 

  длительном постоянном                                     

 

  длительном циклическом                                    

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Релаксация напряжений арматуры:

 проволочной классов В 1200 - В 1500, К1400,             

                      р        р

 К1500

 стержневой классов А 600, А 800, А 1000                  

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

Разность деформаций бетона и арматуры от               

воздействия температуры

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

    Обозначения, принятые в таблице 4.1:

      -  разность   между  температурой   арматуры   при   эксплуатации,

определяемой   теплотехническим    расчетом,   и   температурой    арматуры

при  натяжении, которую допускается принимать равной 20 °C;

      -   коэффициент,  принимаемый   по  таблице  5.7   в   зависимости

от  температуры  бетона на уровне  напрягаемой  арматуры   и   длительности

нагрева;

     - модуль  упругости арматуры, принимаемый по таблице 5.14;

     и  - коэффициенты,  принимаемые  по таблице  5.13  в  зависимости

от температуры арматуры.

 

    Примечания.

    1.  Потери  предварительного   напряжения  от   релаксации   напряжений

арматуры принимают для  кратковременного и длительного нагрева  одинаковыми

и учитываются при температуре  арматуры выше 40 °C.

    2. Потери предварительного  напряжения арматуры от разности  деформаций

бетона и арматуры учитывают в  элементах, выполненных из  обычного  бетона,

при нагреве арматуры выше 100 °C   и  в  элементах  их жаростойкого  бетона

при нагреве арматуры выше 70 °C.

    3.  Если   от   усилий,  вызванных   совместным   действием   нагрузки,

температуры  и   предварительного  обжатия,  в  бетоне  на  уровне арматуры

в     стадии    эксплуатации    возникают     растягивающие     напряжения,

то дополнительные потери от ползучести бетона не учитывают.

    Потери от ползучести бетона при  натяжении  в   двухосном   направлении

следует уменьшить на 15%.

───────────────────────────────────────────────────────────────────────────

 

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

 

, (4.1)

 

где M - момент от собственного веса элемента;

P - усилие предварительного обжатия;

- эксцентриситет усилия P относительно центра тяжести приведенного сечения;

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

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

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

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

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

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

для стержневой класса А600

 

; (4.2)

 

класса А800

 

; (4.3)

 

класса А1000

 

; (4.4)

 

проволочной класса , К1400, К1500

 

, (4.5)

 

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

- температура арматуры при нагреве, °C.

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

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

 

5. Материалы для бетонных и железобетонных конструкций

 

Бетон

 

Показатели качества бетона и их применение

при проектировании

 

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

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

жаростойкий бетон конструкционный и теплоизоляционный плотной структуры средней плотности 900 кг/м3 и более по ГОСТ 20910, составы которых приведены в таблице 5.1.


 

Таблица 5.1

 

N сос-
тавов
бето-
нов  

Класс    
бетона по
предельно
допустимой
температу-
ре приме-
нения    

                      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,
шлакопортланд- 
цемент         

Не применяется

 Не применяется

Гранитовые,  
доломитовые, 
плотные      
известняковые,
сиенитовые,  
плотные пески

   В50   

2200 - 2500

   

     -   

     То же     

    То же    

Микронаполнители
    (до 11%)   

    То же    

   В60   

2200 - 2500

                                           Жаростойкие бетоны                                            

  2  

     3   

     То же     

    То же    

     То же     

Андезитовые, 
базальтовые, 
диабазовые,  
диоритовые   

   В40   

    2400   

  3  

     3   

       "       

      "      

       "       

Из доменных  
отвальных    
шлаков       

   В40   

    2400   

  4  

     9   

       "       

      "      

Из золы-уноса  

Аглопоритовые,
из боя       
глиняного    
кирпича      

   В15   
   В15   

    1800   
    1900   

  5  

     8   

       "       

      "      

Из литого шлака,
золы-уноса, боя
глиняного      
кирпича        

Из шлаков    
металлургиче-
ских пористых
(шлаковая    
пемза)       

   В15   

    2000   

  6  

     7   

       "       

      "      

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

Андезитовые, 
базальтовые, 
диабазовые,  
диоритовые   

   В40   

    2400   

  7  

     7   

       "       

      "      

     То же     

Из доменных  
отвальных    
шлаков       

   В40   

    2400   

  8  

     8   

       "       

      "      

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

Из шлаков    
топливных,   
туфовые      

   В15   

    1800   

  9  

     9   

       "       

      "      

Из боя глиняного
кирпича        

Из боя       
глиняного    
кирпича      

   В15   

    1900   

  10 

    11   

Портландцемент,
быстротвердеющий
портландцемент 

      "      

То же и золы-  
уноса          

Шамотные     
кусковые и из
боя изделий  

   В35   

    2000   

  11 

    12   

       "       

Не применяется

Шамотная       

    То же    

   В35   

    2000   

  12 

     8   

Жидкое стекло  

Саморассыпа- 
ющиеся шлаки 

Из шлаков      
ферромарганца, 
силикомарганца 

Из шлаков    
ферромарганца,
силикомарганца

   В20   

    2100   

  13 

     6   

       "       

Кремнефторис-
тый натрий,  
нефелиновый  
шлам, саморас-
сыпающиеся   
шлаки        

Шамотная       

Андезитовые, 
базальтовые, 
диабазовые   

   В20   

    2500   

  14 

    10   

       "       

Кремнефторис-
тый натрий   

Шамотные, из   
катализатора   
ИМ-2201        
отработанного  

Шамотные     
кусковые и из
боя изделий  

   В20   

    2100   

  15 

    11   

       "       

Нефелиновый  
шлам, саморас-
сыпающиеся   
шлаки        

     То же     

Из смеси     
шамотных     
кусковых или 
из боя изделий
и карборунда 

   В20   

    2300   

  16 

    13   

       "       

Кремнефторис-
тый натрий   

Магнезитовая   

Шамотные     
кусковые и из
боя изделий  

   В15   

    2100   

  17 

    12   

       "       

Нефелиновый  
шлам, саморас-
сыпающиеся   
шлаки        

Шамотная, из   
катализатора ИМ-
2201           
отработанного  

    То же    

   В15   

    2100   

  18 

    13   

       "       

    То же    

Магнезитовая   

      "      

   В15   

    2100   

  19 

    13   

Глиноземистый  
цемент         

Не применяется

 Не применяется

      "      

   В30   

    2100   

  20 

    12   

     То же     

    То же    

     То же     

Из предельного
феррохрома   

   В30   

    2800   

  21 

    14   

       "       

      "      

       "       

Муллитокорун-
довые кусковые
и из боя     
изделий      

   В35   

    2800   

  22 

     6   

Портландцемент 

Не применяется

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

Вспученный   
перлит       

    В5   

    1100   

  23 

    11   

Портландцемент 

Не применяется

Шамотная, из   
катализатора   
ИМ-2201        
отработанного  

Керамзитовые с
насыпной     
плотностью 550
- 650 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   
золы-уноса, боя
глиняного кирпи-
ча, вулканиче- 
ского пепла,   
керамзитовая,  
аглопоритовая  

Из смеси     
керамзита и  
вспученного  
вермикулита  

   В3,5  

    1000   

  26 

    10   

       "       

      "      

     То же     

Вспученный   
вермикулит   

   В2,5  

    1100   

  27 

     8   

Жидкое стекло  

Кремнефторис-
тый 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   

       "       

      "      

       "       

Керамзитовые,
с насыпной   
плотностью 350
- 500 кг/м3  

 В5 - В10

1100 - 1400

  31 

     8   

       "       

      "      

       "       

Из смеси     
зольного     
гравия и     
вспученного  
перлита      

   В3,5  

    900    

  32 

     8   

       "       

      "      

       "       

Вспученный   
перлит       

В3,5 - В5

 900 - 1100

  33 

    11   

Глиноземистый  
цемент         

Не применяется

 Не применяется

Вспученный   
вермикулит   

   В2,5  

    1100   

  34 

    11   

     То же     

    То же    

     То же     

Из смеси     
керамзита и  
вспученного  
вермикулита  

   В3,5  

    1000   

  35 

    11   

       "       

      "      

       "       

Керамзитовые 

    В5   

    1000   

  36 

    11   

       "       

      "      

       "       

Из смеси     
зольного     
гравия и     
вспученного  
перлита      

    В5   

    1100   

  37 

    11   

       "       

      "      

       "       

Вспученный   
перлит       

    В5   

    1000   

    Примечания.                                                                                         
    1. 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 °C;  бетоны                              
класса  6  по  предельно  допустимой  температуре  применения   подвергать                              
воздействию пара не следует.                                                                             
    2.  Составы  жаростойких  бетонов  и  их  номера  приведены   согласно                              
указаниям [6].                                                                                          
    3. Все положения данного свода правил для состава обычного бетона  N 1
распространяются и на состав бетона N 1а.                                                               

 

Жаростойкий бетон средней плотности до 1100 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.

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 B;

б) класс обычного бетона по прочности на осевое растяжение  (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 (должен указываться в проекте во всех случаях);

г) марка жаростойкого бетона по термической стойкости в водных  и в воздушных  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 0 °C);

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 составов N 1 и N 1а по таблице 5.1 - от В20 до В60;

жаростойкие бетоны составов по таблице 5.1:

N 2, 3, 6, 7 - от В15 до В50;

N 10, 11, 21 - от В15 до В40;

N 19, 20 - от В15 до В35;

N 12, 13, 14, 15 - от В12,5 до В25;

N 4, 5, 8, 9, 16 - 18, 23, 29 - от В 12,5 до В20;

N 24, 27, 30 - от В2 до В10;

N 22, 24, 30, 32, 35 - 37 - от В1 до В5;

N 25, 28, 31, 32, 34 - от В1 до В3,5;

N 26, 33 - от В1 до В2,5.

Примечание. Возможно применение высокопрочных бетонов классов по прочности на сжатие от В60 до В80, но при условии опытной проверки изменения их физико-механических свойств при температурных воздействиях;

 

б) обычный бетон классов по прочности на осевое растяжение: составов N 1 и N 1а по таблице 5.1 от  до  включительно;

в) жаростойкий бетон марок по термической стойкости:

в водных теплосменах составов N 2 - 21, 23 и 29 по таблице 5.1 - , , , ;

в воздушных теплосменах составов N 22, 24, 27, 30, 32, 35 - 37 по таблице 5.1 - , , , .

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

г) марок по водонепроницаемости:

обычный бетон составов N 1, N 1а и жаростойкие бетоны составов N 2 - 21, 23, 29 по таблице 5.1 - W2, W4, W6, W8.

Для бетона других составов марка по водонепроницаемости не нормируется;

д) марок по морозостойкости:

обычный бетон составов N 1, N 1а и жаростойкие бетоны составов N 2 - 21, 23 и 29 по таблице 5.1 - F25, F35, F50, F75.

Для бетона других составов марка по морозостойкости не нормируется;

е) жаростойкий бетон марок по средней плотности составов по таблице 5.1:

N 4, 8 - D1800;

N 23, 29 - D1700, D1600, D1500;

N 24, 30 - D1400, D1300, D1200;

N 22, 24, 26, 28, 30, 32, 33, 36 - D1100;

N 25, 27, 32, 34, 35, 37 - D1000;

N 31, 32 - D900.

Для бетона других составов марка по средней плотности не нормируется.

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 сут.

Значение отпускной прочности бетона в элементах, выполненных из обычного тяжелого бетона, устанавливается по ГОСТ 13015 и жаростойкого бетона - по ГОСТ 20910.

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

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

для железобетонных сжатых стержневых элементов из тяжелого бетона - не ниже В20;

для сильно нагруженных сжатых стержневых элементов (например, для колонн, воспринимающих значительные крановые нагрузки, и колонн нижних этажей многоэтажных зданий) - не ниже В30.

5.5. Для железобетонных конструкций из жаростойкого бетона, работающих в условиях воздействия высоких температур, рекомендуется 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 составов N 2 - 21, 23 и 29 по таблице 5.1 должны иметь марку по термической стойкости в водных теплосменах, не менее, при нагреве:

 

    постоянном ................................................ ;

    циклическом ............................................... ;

    циклическом, с резким охлаждением воздухом или водой ...... ;

 

жаростойкие бетоны составов N 22, 24, 27, 30, 32, 35 - 37 по таблице 5.1 должны иметь марку по термической стойкости в воздушных теплосменах, не менее, при нагреве:

 

    постоянном ................................................ ;

    циклическом ............................................... .

 

Для железобетонных конструкций из обычного бетона состава N 1 и жаростойких бетонов составов N 2 - 21, 23 и 29 по таблице 5.1 марки по водонепроницаемости должны быть не менее:

 

    для фундаментов, боровов и других сооружений,

    находящихся под землей ниже уровня грунтовых вод ........ W6;

    для тепловых агрегатов и других сооружений,

    находящихся над землей и подвергающихся атмосферным

    осадкам ................................................. W10.

 

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 °C в условиях воздушно-влажностного состояния, обычный бетон состава N 1 и жаростойкие бетоны составов N 2, 3, 6, 7, 13, 20, 21 по таблице 5.1 должны иметь марку по морозостойкости не ниже 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 СП 28.13330 в зависимости от степени агрессивности среды и условий эксплуатации.

В конструкциях и изделиях, предназначенных для работы в условиях воздействия высокой температуры и агрессивной среды, 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  не более 1,5%;

водородной газовой - жаростойкий бетон на высокоглиноземистом цементе с заполнителями, содержащими окись алюминия  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 120°C включительно и не менее W8 при нагреве свыше 120 °C.

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.

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

При воздействии температур, превышающих значения, указанные в ГОСТ 20910, 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 железобетонных 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.

 

Нормативные и расчетные характеристики бетона

 

5.9. Основными прочностными характеристиками бетона являются нормативные сопротивления бетона осевому сжатию  и нормативные сопротивления бетона осевому растяжению , приведенные в таблице 5.2.


 

Таблица 5.2

 

┌────────────────────────┬───────────────────────────────────────────────────────┐

   Вид сопротивления    │ Нормативные значения сопротивлений бетона R   и R    

                                                                    bn    btn 

                          и расчетные значения сопротивления бетона R  и R    

                                                                     b    bt  

                          для предельного состояния первой группы и расчетные 

                            значения сопротивления бетона R      и R          

                                                           b,ser    bt,ser    

                        │для предельных состояний второй группы (МПа или Н/мм2) │

                               при классе бетона по прочности на сжатие       

                        ├─────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┤

                        │В12,5│В15 │В20 │В25 │В30 │В35 │В40 │В45 │В50 │В55 │В60 │

├──────────┬─────────────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│Сжатие    │R   , R      │ 9,5 │11,0│15,0│18,5│22,0│25,5│29,0│32,0│36,0│39,5│43,0│

│осевое    │ btn   b,ser │                                            

          ├─────────────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

                R      │ 7,5 │8,5 │11,5│14,5│17,0│19,5│22,0│25,0│27,5│30,0│33,0│

                 b                                                 

├──────────┼─────────────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│Растяжение│R   , R      │ 1,0 │1,15│1,35│1,55│1,75│1,95│2,1 │2,25│2,45│2,6 │2,75│

│осевое    │ btn   bt,ser│                                            

          ├─────────────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

               R       │0,66 │0,75│0,9 │1,05│1,15│1,3 │1,4 │1,5 │1,6 │1,7 │1,8 │

                bt                                                 

└──────────┴─────────────┴─────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘

 

Нормативные значения сопротивления бетона осевому сжатию (или призменная прочность) определяют по формуле


 

, но не менее . (5.1)

 

Нормативные значения сопротивления бетона осевому растяжению при назначении класса бетона по прочности на сжатие определяют по формуле

 

. (5.2)

 

В формулах (5.1) и (5.2)  - сопротивление бетона, численно равное классу бетона по прочности на сжатие B.

5.10. Расчетные значения сопротивления бетона осевому сжатию  и осевому растяжению  (таблица 5.2) определяют по формулам:

 

; (5.3)

 

. (5.4)

 

Значения коэффициентов надежности по бетону при сжатии:

- для предельных состояний первой группы по несущей способности;

- для предельных состояний второй группы по эксплуатации пригодности.

Значения коэффициентов надежности по бетону при растяжении:

- для предельных состояний первой группы по несущей способности при назначении класса бетона по прочности на сжатие;

- для предельных состояний второй группы по эксплуатационной пригодности.

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

- при продолжительном действии нагрузки;

- 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  (таблица 5.3).


 

Таблица 5.3

 

┌────────┬───────┬───────────────┬────────────────────────────────────────────┐

│ Номера │Коэффи-  Вид нагрева       Коэффициенты условий работы бетона    

│составов│циент                   при сжатии гамма   и растяжении гамма  , 

│ бетона │                                        bt                   tt  

   по                         │коэффициент бета  при температуре бетона, °C│

│таблице │                                      b                          

  5.1                         ├────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┤

                              │ 50 │ 70 │100 │200 │300 │500 │700 │900 │1000│

├────────┼───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│1, 1а, 2│гамма  Кратковременный│1,00│0,85│0,90│0,80│0,65│ -  │ -  │ -  │ - 

             bt│Длительный     │1,00│0,85│0,90│0,80│0,50│ -  │ -  │ -  │ - 

               │Длительный     │1,00│0,65│0,40│0,60│ -  │ -  │ -  │ -  │ - 

               │с увлажнением                                     

               │Кратковременный│0,97│0,85│0,65│ -  │ -  │ -  │ -  │ -  │ - 

               │в воде                                            

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │гамма  Кратковременный│1,00│0,70│0,70│0,60│0,40│ -  │ -  │ -  │ - 

             tt│Длительный     │1,00│0,70│0,70│0,50│0,20│ -  │ -  │ -  │ - 

               │Длительный     │1,00│0,50│0,30│0,40│ -  │ -  │ -  │ -  │ - 

               │с увлажнением                                     

               │Кратковременный│0,95│0,75│0,60│ -  │ -  │ -  │ -  │ -  │ - 

               │в воде                                            

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │бета   Кратковременный│1,00│0,90│0,80│0,60│0,40│ -  │ -  │ -  │ - 

            b  │и длительный                                      

               │Длительный     │1,00│0,50│0,20│0,40│ -  │ -  │ -  │ -  │ - 

               │с увлажнением                                     

               │Кратковременный│0,95│0,75│0,70│ -  │ -  │ -  │ -  │ -  │ - 

               │в воде                                            

├────────┼───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

   3    │гамма  Кратковременный│1,00│1,00│1,00│0,90│0,80│ -  │ -  │ -  │ - 

             bt│Длительный     │1,00│1,00│1,00│0,90│0,65│ -  │ -  │ -  │ - 

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │гамма  Кратковременный│1,00│0,80│0,75│0,65│0,50│ -  │ -  │ -  │ - 

             tt│Длительный     │1,00│0,80│0,75│0,60│0,35│ -  │ -  │ -  │ - 

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │бета   Кратковременный│1,00│1,00│0,90│0,80│0,60│ -  │ -  │ -  │ - 

            b  │и длительный                                      

               │Кратковременный│1,00│0,60│0,30│0,50│ -  │ -  │ -  │ -  │ - 

               │с увлажнением                                    

├────────┼───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│4 - 11, │гамма  Кратковременный│1,00│1,00│1,00│1,10│1,00│0,90│0,60│0,30│0,20│

│ 23, 24 │     bt│Длительный     │1,00│1,00│1,00│1,00│0,70│0,40│0,20│0,06│0,01│

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │гамма  Кратковременный│1,00│0,85│0,80│0,65│0,60│0,50│0,40│0,20│ - 

             tt│Длительный     │1,00│0,85│0,80│0,65│0,40│0,20│0,06│ -  │ - 

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │бета   Кратковременный│1,00│1,00│1,00│0,90│0,75│0,50│0,32│0,22│0,18│

            b  │и длительный                                      

├────────┼───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│12 - 15,│гамма  Кратковременный│1,00│1,00│1,10│1,20│1,20│1,00│0,75│0,40│0,20│

│17, 29, │     bt│Длительный     │1,00│0,80│0,80│0,55│0,35│0,15│0,05│0,01│ - 

   30   ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │гамма  Кратковременный│1,00│0,95│0,95│0,80│0,70│0,55│0,45│0,15│ - 

             tt│Длительный     │1,00│0,70│0,70│0,45│0,25│0,06│ -  │ -  │ - 

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │бета   Кратковременный│1,00│1,10│1,10│1,10│1,00│0,70│0,30│0,10│0,05│

            b  │и длительный                                      

├────────┼───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│ 16, 18 │гамма  Кратковременный│1,00│1,00│1,00│1,00│1,00│0,95│0,85│0,65│0,50│

             bt│Длительный     │1,00│0,90│0,90│0,80│0,50│0,25│0,07│0,02│0,01│

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │гамма  Кратковременный│1,00│0,95│0,95│0,80│0,70│0,55│0,45│0,35│ - 

             tt│Длительный     │1,00│0,80│0,80│0,70│0,40│0,12│0,02│ -  │ - 

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │бета   Кратковременный│1,00│1,10│1,10│1,10│1,10│1,00│0,70│0,35│0,27│

            b  │и длительный                                      

├────────┼───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│19 - 21 │гамма  Кратковременный│1,00│0,90│0,80│0,70│0,55│0,45│0,35│0,30│0,25│

             bt│Длительный     │1,00│0,90│0,80│0,70│0,50│0,25│0,10│0,05│0,02│

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │гамма  Кратковременный│1,00│0,65│0,55│0,50│0,45│0,35│0,25│0,10│ - 

             tt│Длительный     │1,00│0,65│0,55│0,50│0,30│0,12│0,02│ -  │ - 

        ├───────┼───────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

        │бета   Кратковременный│1,00│0,90│0,85│0,70│0,55│0,40│0,33│0,30│0,27│

            b  │и длительный                                      

├────────┴───────┴───────────────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┤

    Примечания.                                                             

    1. При расчете на длительный нагрев несущих конструкций,  срок  службы  

│которых не превышает 5 лет, коэффициент гамма   следует увеличить на  15%,  

                                             bt                             

│но он не должен превышать величины гамма   при расчете на  кратковременный  

                                        bt                                  

│нагрев.                                                                     

    2. Для  конструкций,  которые  во  время   эксплуатации   подвергаются  

│циклическому нагреву, коэффициенты гамма   и бета  следует снизить на  15%  

                                        bt       b                          

│и коэффициент гамма   - на 20%.                                              

                   tt                                                       

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

 

Расчетные сопротивления сжатию:

для предельных состояний первой группы


 

; (5.5)

 

для предельных состояний второй группы

 

. (5.6)

 

Значения коэффициента условия работы бетона при сжатии  принимают по таблице 5.3 в зависимости от температуры в середине высоты:

сжатой зоны бетона при расчете по формулам (7.1, 7.6, 7.7, 7.12 - 7.14, 7.23, 7.27, 7.28);

полки и ребра сжатой зоны - по формулам (7.8 - 7.10);

части сечения - по формуле (6.17);

сечения - по формуле (7.29);

центра тяжести приведенного сечения - по формуле (6.16).

5.12. Влияние температуры на изменение прочности бетона при растяжении учитывают умножением прочностных характеристик бетона на коэффициент условия работы бетона при растяжении  (таблица 5.3).

Расчетные сопротивления растяжению:

для предельных состояний первой группы

 

; (5.7)

 

для предельных состояний второй группы

 

. (5.8)

 

Значение коэффициента условия работы бетона при растяжении  принимают по таблице 5.3 в зависимости от температуры бетона:

в центре тяжести сечения при расчете - по формулам (7.3, 7.31, 7.35, 7.37, 7.39, 7.53, 7.59);

на уровне растянутой арматуры - по формулам (8.3, 8.9, 8.15);

в зоне анкеровки - по формуле (9.2);

у нижней полки металлической балки - по формуле (10.49).

 

Деформационные характеристики бетона

 

5.13. Основными деформационными характеристиками бетона являются значения:

предельных относительных деформаций бетона при осевом сжатии  и растяжении ;

начального модуля упругости бетона ;

коэффициента ползучести ;

коэффициента поперечной деформации (коэффициент Пуассона) ;

коэффициента линейной температурной деформации ;

коэффициента температурной усадки бетона .

5.14. При кратковременном действии нагрузки и температуры в расчетах используют начальный модуль упругости бетона  (таблица 5.4).

 

Таблица 5.4

 

┌───────────────────┬───────────────────────────────────────────────────────┐

  Номера составов       Начальные модули упругости бетона при сжатии     

│и средняя плотность│                                            3         

  бетона в кг/м3       и растяжении принимаются равными Е  x 10  (МПа)   

│ (по таблице 5.1)                                        b               

                          при классе бетона по прочности на сжатие       

                   ├─────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┤

                   │В12,5│В15 │В20 │В25 │В30 │В35 │В40 │В45 │В50 │В55 │В60 │

├───────────────────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│1 - 3, 6, 7, 13,   │21,0 │24,0│27,5│30,0│32,5│34,5│36,0│37,0│38,0│39,0│39,5│

│20, 21 естественно-│                                            

│го твердения                                                   

│2200 - 2500                                                    

├───────────────────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│1 - 3, 6, 7, 20, 21│19,0 │20,5│24,0│27,0│29,0│31,0│32,5│34,0│35,0│36,0│37,0│

Подвергнутые тепло-│                                            

│вой обработке при                                              

│атмосферном давле- │                                            

│нии 2200 - 2500                                                

├───────────────────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

       23, 29      │13,2 │14,0│14,8│ -  │ -  │ -  │ -  │ -  │ -         

    1500 - 1700                                                

├───────────────────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

      4, 8, 9      │14,7 │15,5│16,3│ -  │ -  │ -  │ -  │ -  │ -         

    1800 - 1900                                                

├───────────────────┼─────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│5, 10 - 12, 14 - 19│17,0 │18,0│19,5│21,0│22,0│23,0│24,0│25,0│ -         

    2000 - 2300                                                

└───────────────────┴─────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘

 

При кратковременном нагреве значения начального модуля упругости бетона определяют по формуле

 

. (5.9)

 

Значение коэффициента  принимают по таблице 5.3 в зависимости от температуры бетона:

в центре тяжести сечения при расчете по формулам (6.16, 6.17, 6.48, 7.19, 8.39);

в середине высоты сечения - (10.9, 10.11, 10.12, 10.18, 10.29);

на уровне растянутой арматуры - (8.6, 8.7);

крайнего волокна бетона - (5.11, 8.47).

5.15. При длительном действии нагрузки и температуры значения начального модуля деформаций бетона  определяют по формуле

 

. (5.10)

 

Коэффициент ползучести бетона  получен как отношение полных относительных деформаций сжатия бетона при длительном воздействии температуры к упругим деформациям бетона естественной влажности до воздействия температуры (таблица 5.5).

 

Таблица 5.5

 

┌──────────────────────┬─────────────────────────────────────────┐

│Номера составов бетона│   Коэффициент ползучести бетона фи     

     по табл. 5.1                                        b,cr 

                          при длительном нагреве бетона, °C   

                      ├────┬────┬────┬────┬────┬────┬─────┬─────┤

                      │ 50 │ 70 │100 │200 │300 │500 │ 700 │ 900 │

├──────────────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┼─────┤

        1 - 3         │3,35│8,0 │8,0 │10,0│12,0│ -    -    - 

├──────────────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┼─────┤

    4 - 11, 23, 24    │3,57│4,17│4,17│5,1 │6,3 │28,5│62,5 │227,0│

├──────────────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┼─────┤

   12 - 18, 29, 30    │4,17│3,70│4,37│5,7 │7,94│8,3 │150,0│333,0│

├──────────────────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼─────┼─────┤

       19 - 21        │2,86│4,35│4,55│4,55│16,6│57,0│  -    - 

└──────────────────────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴─────┴─────┘

 

Значения коэффициента ползучести бетона  принимают для длительного нагрева в зависимости от температуры бетона:

в центре тяжести приведенного сечения при расчете по формулам (5.10, 6.16, 6.17, 6.20, 6.21);

в середине высоты сечения - по формулам (10.11, 10.12, 10.18, 10.29).

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 простая может быть использована двухлинейная диаграмма состояния бетона (рисунок 5.1).

 

а)

 

 

б)

 

 

а - трехлинейная; б - двухлинейная;

1 - при 20 °C; 2 - при нагреве

 

Рисунок 5.1. Диаграммы состояния сжатого бетона

 

При трехлинейной диаграмме (рисунок 5.1, а) сжимающие напряжения бетона  в зависимости от относительных деформаций укорочения бетона  определяют по формулам:

 

при 

 

; (5.11)

 

при 

 

; (5.12)

 

при 

 

. (5.13)

 

Значения напряжения  принимают:

 

. (5.14)

 

Значения относительных деформаций  принимают

 

. (5.15)

 

При двухлинейной диаграмме (рисунок 5.1, б) сжимающие напряжения бетона  в зависимости от относительных деформаций  определяют по формулам:

 

при 

 

; (5.16)

 

при 

 

. (5.17)

 

Значение приведенного модуля упругости  определяют по формуле

 

. (5.18)

 

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

5.17. Относительные деформации бетона при сжатии и растяжении в зависимости от температуры бетона при кратковременном и длительном воздействии температуры и нагрузки даны в таблице 5.6. Температуру бетона при определении напряженно-деформированного состояния сжатого бетона принимают по наименьшей температуре сжатого бетона и при определении напряженно-деформируемого состояния растянутого бетона - по наибольшей температуре растянутого бетона.


 

Таблица 5.6

 

┌────────┬───────┬───────────┬───────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ Номера │Темпе- │ Расчет на │                                    Относительные деформации бетона                                   

│состава │ратура │ нагрев и  ├───────────────────────────────────────────────────┬───────────────────────────────────────────────────┤

│ бетона │бетона,│нагружение │                    при сжатии                                       при растяжении                  

   по   │°C                ├───────────────┬───────────────┬───────────────────┼───────────────┬───────────────┬───────────────────┤

│таблице │                                3│              3│                  3│              3│              3│                  3│

  5.1                     │эпсилон   x 10 │эпсилон   x 10 │эпсилон       x 10 │эпсилон   x 10 │эпсилон   x 10 │эпсилон       x 10 │

                                 b0             b2             b1,red             b0             b2             b1,red     

├────────┼───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

│ 1 - 3    20   │Кратковрем.│      2,0            3,5              1,5             0,10           0,15             0,08       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      3,4            4,8              2,8             0,24           0,31             0,22       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          100  │Кратковрем.│      2,5            4,4              1,9             0,17           0,29             0,15       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      4,3            6,0              3,5             0,3            0,39             0,27       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          200  │Кратковрем.│      3,5            6,1              2,6             0,25           0,39             0,20        

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      6,0            8,4              4,9             0,42           0,54             0,38       

├────────┼───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

│4 - 11, │  20   │Кратковрем.│      2,0            3,5              1,5             0,10          0,15             0,08       

│ 23, 24 │       ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      3,4            4,8              2,8             0,24           0,31             0,22       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          200  │Кратковрем.│      3,0            4,2              3,0             0,20           0,24             0,16       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      4,5            6,3              3,8             0,30           0,36             0,20       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          400  │Кратковрем.│      4,3            6,0              3,6             0,38           0,52             0,36       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      6,4            9,0              5,4             0,57           0,78             0,54       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          600  │Кратковрем.│      6,4            9,0              5,8             0,44           0,57             0,40       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      9,6           13,5              8,2             0,67           0,87             0,63       

├────────┼───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

│12 - 18,│  20   │Кратковрем.│      2,2            3,7              1,7             0,15           0,22             0,10       

│29, 30         ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      3,6            5,0              3,0             0,25           0,32             0,23       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          200  │Кратковрем.│      2,4            3,4              2,0             0,19           0,26             0,15       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      3,6            5,1              3,0             0,25           0,33             0,23       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          400  │Кратковрем.│      4,1            5,8              3,5             0,28           0,38             0,26       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      6,2            8,7              5,2             0,43           0,56             0,40       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          600  │Кратковрем.│      5,4            7,5              4,5             0,38           0,49             0,33       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      8,1           11,4              6,8             0,57           0,74             0,53       

├────────┼───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

│19 - 21 │  20   │Кратковрем.│      2,0            3,5              1,5             0,10           0,15             0,08        

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      3,4            4,8              2,8             0,24           0,31             0,22       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          200  │Кратковрем.│      2,9            4,0              2,4             0,20           0,26             0,18       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      4,0            5,6              3,4             0,28           0,36             0,26       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          400  │Кратковрем.│      4,7            6,6              4,0             0,33           0,42             0,30       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      6,6            9,2              5,5             0,46           0,59             0,42       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          600  │Кратковрем.│      5,7           8,0              4,8             0,42           0,54             0,31       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │      8,0           11,2              6,7             0,59           0,72             0,52       

        ├───────┼───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

          800  │Кратковрем.│     12,1           17,0              10,2            0,84           1,10             0,48       

               ├───────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┼───────────────┼───────────────┼───────────────────┤

               │Длительные │     19,3           27,0              16,2            1,35           1,74             1,25       

└────────┴───────┴───────────┴───────────────┴───────────────┴───────────────────┴───────────────┴───────────────┴───────────────────┘

 

5.18. При расчете железобетонных элементов по нелинейной деформационной модели строят двухлинейную диаграмму состояния бетона с деформационными характеристиками, отвечающими:

кратковременному воздействию температуры и нагрузки - используют при расчете прочности и раскрытия нормальных трещин для определения напряженно-деформируемого состояния сжатой зоны бетона, а также при расчете трещинообразования для определения напряженно-деформируемого состояния растянутого бетона при упругой работе сжатого бетона;

кратковременному и длительному воздействию температуры и нагрузки - используют при расчете деформаций для определения напряженно-деформируемого состояния сжатого бетона.

Трехлинейную диаграмму состояния бетона с деформационными характеристиками, отвечающими:

кратковременному воздействию температуры и нагрузки - используют при расчете трещинообразования;

кратковременному и длительному воздействию температуры и нагрузки - используют при расчете деформаций железобетонных элементов без трещин, для определения напряженного деформируемого состояния сжатого бетона.

5.19. Коэффициент линейной температурной деформации бетона  в зависимости от температуры следует принимать по таблице 5.7. Коэффициент  определен с учетом температурной усадки бетона при кратковременном и длительном нагреве. При необходимости определения температурного расширения бетона при повторном воздействии температуры после кратковременного или длительного нагрева к коэффициенту линейной температурной деформации  следует прибавить абсолютное значение коэффициента температурной усадки бетона  для кратковременного или длительного нагрева соответственно.


 

Таблица 5.7

 

┌───────────┬───────────────┬─────────────────────────────────────────────┐

  Номера        Расчет    │Коэффициент линейной температурной деформации│

│ составов     на нагрев                             -6       -1       

│ бетона по                      бетона альфа   x 10   x град         

│таблице 5.1│                                  bt                       

                                   при температуре бетона, °C         

                          ├─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬────┬────┤

                          │ 50  │ 100 │ 200 │ 300 │ 500 │ 700 │900 │1100│

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

   1, 1а   │Кратковременный│10,0 │10,0 │9,5  │9,0    -    -  │ -  │ - 

                          │---- │---- │---  │---                   

           │Длительный     │4,0  │4,5  │7,2  │7,5                   

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

   2, 6    │Кратковременный│9,0  │9,0  │8,0  │7,0  │6,0  │5,0  │ -  │ - 

                          │---  │---  │---  │---  │---  │---         

           │Длительный     │3,0  │3,5  │5,7  │5,5  │ -   │ -          

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

   3, 7    │Кратковременный│8,5  │8,5  │7,5  │7,0  │5,5  │4,5  │4,0 │3,0 │

                          │---  │---  │---  │---  │---  │---  │--- │--- │

           │Длительный     │2,5  │3,0  │5,2  │5,5  │ -   │ -   │ -  │ - 

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

     8     │Кратковременный│9,0  │9,0  │8,0  │7,0  │6,0  │6,0  │ -  │ - 

                          │---  │---  │---  │---  │---  │---          

           │Длительный     │2,0  │3,0  │5,4  │5,3  │5,0  │5,0         

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

   4, 5,   │Кратковременный│8,5  │8,5  │7,5  │7,0  │5,5  │4,5  │4,0 │3,0 │

  9 - 11,                 │---  │---  │---  │---  │---  │---  │--- │--- │

  23 - 25  │Длительный     │1,5  │2,5  │4,9  │5,3  │4,5  │3,5  │3,1 │2,0 │

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

│ 12 - 18,  │Кратковременный│5,0  │5,0  │5,5  │6,0  │7,0  │6,5  │6,0 │5,0 │

│27, 29, 30 │               │---- │---  │---  │---  │---  │---  │--- │--- │

           │Длительный     │-4,0 │ 0   │3,0  │4,3  │6,0  │5,8  │5,4 │4,5 │

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

  19 - 21  │Кратковременный│8,0  │8,0  │7,0  │6,5  │5,5  │4,5  │4,0 │3,5 │

                          │---  │---  │---  │---  │---  │---  │--- │--- │

           │Длительный     │3,0  │4,5  │5,3  │5,2  │4,7  │3,6  │3,1 │2,6 │

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

    22     │Кратковременный│4,0  │4,0  │3,5  │3,0  │2,0  │1,0  │ -  │ - 

                          │---- │---  │---  │---  │---  │---         

           │Длительный     │-3,0 │ 0   │1,5  │1,5  │1,0  │ 0          

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

    26     │Кратковременный│4,3  │4,3  │3,8  │3,3  │3,2  │2,4  │1,6 │0,8 │

                          │---- │---  │---  │---  │---  │---  │--- │----│

           │Длительный     │-0,7 │0,3  │1,8  │2,0  │2,2  │1,4  │0,6 │-0,7│

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

    28     │Кратковременный│5,0  │5,0  │5,5  │5,0  │7,0  │6,8  │6,6 │ - 

                          │---- │---  │---  │---  │---  │---  │--- │   

           │Длительный     │-4,0 │ 0   │3,1  │3,3  │6,0  │6,1  │5,9 │   

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

  31, 32   │Кратковременный│1,2  │1,2  │1,3  │1,0  │-1,2 │0,7  │0,8 │ - 

                          │---- │---- │---- │---  │---- │---  │--- │   

           │Длительный     │-7,8 │-3,8 │-1,1 │0,7  │-0,2 │ 0   │0,1 │   

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

    33     │Кратковременный│-3,0 │-3,0 │-3,5 │-4,5 │-3,0 │-2,8 │-3,5│-4,7│

                          │---- │---- │---- │---- │---- │---- │----│----│

           │Длительный     │-8,0 │-6,5 │-5,3 │-5,8 │-4,5 │-3,7 │-4,5│-5,7│

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

  34, 35   │Кратковременный│5,5  │5,5  │4,5  │3,3  │3,2  │2,4  │1,6 │0,8 │

                          │---  │---  │---  │---  │---  │---  │--- │----│

           │Длительный     │0,5  │2,5  │1,5  │2,0  │2,6  │1,5  │0,6 │-0,2│

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

  36, 37   │Кратковременный│2,0  │2,0  │1,5  │1,0  │0,6  │0,4  │-3,7│-8,6│

                          │---- │---- │---- │---- │---- │---- │----│----│

           │Длительный     │-3,0 │-1,5 │-0,8 │-0,7 │-1,2 │-0,5 │-4,6│-9,5│

├───────────┴───────────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴────┴────┤

    Примечание. Для бетонов состава N 1 с  карбонатным  щебнем  (доломит,│

                                                      -6       -1       

│известняк) коэффициент альфа   увеличивается на 1 x 10   x град  .      

                            bt                                          

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

 

5.20. Коэффициент температурной усадки бетона  принимают по таблице 5.8. Коэффициент температурной усадки бетона принят:

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

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

 

Таблица 5.8

 

┌───────────┬───────────────┬─────────────────────────────────────────────┐

  Номера        Расчет    │Коэффициент линейной температурной деформации│

│ составов     на нагрев                             -6       -1       

│ бетона по                      бетона альфа   x 10   x град         

│таблице 5.1│                                  cs                       

                                   при температуре бетона, °C         

                          ├─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬─────┬────┬────┤

                          │ 50  │ 100 │ 200 │ 300 │ 500 │ 700 │900 │1100│

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

   1 - 4   │Кратковременный│0,0  │0,0  │0,7  │1,0    -    -  │ -  │ - 

                          │---  │---  │---  │---                   

           │Длительный     │6,0  │5,5  │3,0  │2,5                   

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

  5 - 11,  │Кратковременный│0,0  │0,5  │0,9  │1,1  │1,5  │1,4  │2,3 │3,2 │

  23 - 25                 │---  │---  │---  │---  │---  │---  │--- │--- │

           │Длительный     │7,0  │6,5  │3,5  │2,8  │2,5  │2,4  │3,2 │4,2 │

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

│ 12 - 18,  │Кратковременный│2,0  │3,0  │2,5  │2,0  │1,3  │1,0  │0,8 │0,7 │

│27, 29, 30 │               │---- │---  │---  │---  │---  │---  │--- │--- │

           │Длительный     │11,0 │8,0  │5,0  │3,7  │2,3  │1,7  │1,4 │1,2 │

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

  19 - 21  │Кратковременный│0,5  │2,0  │1,5  │1,3  │1,4  │1,6  │2,1 │2,3 │

                          │---  │---  │---  │---  │---  │---  │--- │--- │

           │Длительный     │5,5  │5,5  │3,2  │2,6  │2,2  │2,5  │3,0 │3,2 │

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

    22     │Кратковременный│4,0  │5,0  │4,7  │4,2  │3,7  │3,6  │ -  │ - 

                          │---- │---  │---  │---  │---  │---         

           │Длительный     │11,0 │9,0  │6,7  │5,7  │4,7  │4,6         

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

    26     │Кратковременный│6,6  │7,6  │7,1  │7,1  │5,5  │4,3  │5,0 │6,0 │

                          │---- │---- │---  │---  │---  │---  │--- │--- │

           │Длительный     │11,6 │11,6 │9,1  │8,4  │6,5  │5,3  │6,0 │7,0 │

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

    28     │Кратковременный│4,0  │5,0  │4,6  │4,1  │1,3  │1,2  │1,0 │ - 

                          │---- │---- │---  │---  │---  │---  │--- │   

           │Длительный     │13,0 │10,0 │7,0  │5,8  │2,3  │1,9  │1,7 │   

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

  31, 32   │Кратковременный│4,0  │4,0  │3,5  │3,0  │2,0  │1,0  │ -  │ - 

                          │---  │---  │---  │---  │---  │---         

           │Длительный     │3,0  │ 0   │1,5  │1,5  │1,0  │ 0          

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

    33     │Кратковременный│10,5 │12,0 │11,5 │11,3 │10,7 │9,9  │10,4│10,7│

                          │---- │---- │---- │---- │---- │---- │----│----│

           │Длительный     │15,5 │15,5 │13,3 │12,6 │12,2 │10,8 │11,4│11,7│

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

  34, 35   │Кратковременный│6,3  │7,8  │7,3  │7,1  │5,5  │4,3  │5,0 │5,2 │

                          │---- │---- │---- │---  │---  │---  │--- │--- │

           │Длительный     │11,3 │10,8 │10,3 │8,4  │6,1  │5,2  │6,0 │6,2 │

├───────────┼───────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┼────┤

  36, 37   │Кратковременный│1,7  │3,2  │3,0  │4,8  │5,0  │5,1  │9,3 │14,3│

                          │---  │---  │---  │---  │---  │---  │----│----│

           │Длительный     │6,7  │6,7  │5,3  │5,1  │6,8  │6,0  │10,2│15,2│

├───────────┴───────────────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴─────┴────┴────┤

    Примечание. Значение коэффициента   альфа     принимают   со   знаком│

                                             cs                         

│"минус".                                                                

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

 

5.21. Марку по средней плотности бетона естественной влажности принимают по таблице 5.1. Среднюю плотность бетона в сухом состоянии при его нагреве выше 100 °C уменьшают на 150 кг/м3. Среднюю плотность железобетона при  принимают на 100 кг/м3 больше средней плотности соответствующего состояния бетона.

5.22. Коэффициент теплопроводности  бетона в сухом состоянии принимают по таблице 5.9 в зависимости от средней температуры бетона в сечении элемента. Коэффициент теплопроводности  огнеупорных и теплоизоляционных материалов принимают по таблице 6.2.

 

Таблица 5.9

 

┌───────────┬─────────────────────────────────────────────────────────────┐

  Номера   │ Коэффициент теплопроводности лямбда, Вт/(м x °C), обычного 

│ составов      и жаростойкого бетонов в сухом состоянии при средней    

│ бетона по │          температуре бетона в сечении элемента, °C         

│таблице 5.1├──────────┬──────────┬──────────┬──────────┬────────┬────────┤

               50       100       300       500      700     900  

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

   1, 1а      1,51      1,37      1,09       -        -       -   

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

    20        2,68      2,43      1,94      1,39     1,22    1,19 

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

    21        1,49      1,35      1,37      1,47     1,57    1,63 

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

│2, 3, 6, 7,│   1,51      1,37      1,39      1,51     1,62     -   

    13                                                            

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

  10, 11      0,93      0,89      0,84      0,87     0,93    1,05 

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

  14 - 18     0,99      0,95      0,93      1,01     1,04    1,28 

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

    19        0,87      0,83      0,78      0,81     0,87    0,99 

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

│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      0,39      0,46      0,52     0,58     -   

              ----      ----      ----      ----     ----         

              0,43      0,45      0,52      0,58     0,64         

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

    29        0,44      0,46      0,52      0,58     0,64    0,70 

              ----      ----      ----      ----     ----    ---- 

              0,50      0,52      0,58      0,64     0,70    0,76 

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

    24        0,27      0,29      0,34      0,40     0,45    0,51 

              ----      ----      ----      ----     ----    ---- 

              0,38      0,41      0,45      0,50     0,55    0,59 

├───────────┼──────────┼──────────┼──────────┼──────────┼────────┼────────┤

    30        0,31      0,34      0,37      0,43     0,49     -   

              ----      ----      ----      ----     ----         

              0,44      0,46      0,51      0,56     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  бетонов  составов  N 23  и   N 29│

приведены: над чертой для бетонов  со средней плотностью 1350, под чертой│

│1550; для бетонов составов N 24 и N 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  лямбда  обычного   и   жаростойкого│

│бетонов   с   естественной   влажностью   после   нормального   твердения│

│или  тепловой  обработки  при  атмосферном давлении и средней температуре│

│бетона в сечении элемента до 100 °C следует принимать по данным  таблицы,│

│увеличенным на 30%.                                                     

└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

 

Арматура

 

Показатели качества арматуры

 

5.23. Для армирования температуростойких железобетонных конструкций применяют арматуру, отвечающую требованиям соответствующих государственных стандартов ГОСТ 5781, ГОСТ 10884, ГОСТ 6727, ГОСТ 4543, ГОСТ 5949 и технических условий СТО АСЧМ 7 [3], следующих классов и марок:

стержневая арматурная сталь:

горячекатаная гладкого профиля класса А240, периодического профиля с постоянной и переменной высотой выступов (соответственно кольцевой и серповидный профили) классов: А300, А400, А500, А600, А800, А1000;

холоднодеформируемая периодического профиля класса В500;

проволочная арматурная сталь:

холоднотянутая высокопрочная гладкая и периодического профиля классов ;

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 400 °C предусматривают стержневую арматуру и прокат из:

легированной стали марки 30ХМ;

коррозионно-стойких жаростойких и жаропрочных сталей марок 12Х13, 20Х13, 08Х17Т, 12Х189Н9Т, 20Х23Н18, 45Х14Н14В2М.

5.24. Из-за развития пластических деформаций и изменения структуры стали температура применения арматуры лимитируется согласно таблице 5.10. В предварительно напряженной арматуре с повышением температуры происходят дополнительные потери предварительного напряжения, что еще более ограничивает допускаемую температуру нагрева преднапряженной арматуры.

 

Таблица 5.10

 

┌────────────────────────────────────────────┬────────────────────────────┐

│Вид и класс арматуры, марка стали и проката │    Предельно допустимая   

                                            │температура, °C, применения │

                                                арматуры и проката,    

                                                   установленных       

                                            ├──────────┬─────────────────┤

                                            │по расчету│по конструктивным

                                                        соображениям  

├────────────────────────────────────────────┼──────────┼─────────────────┤

│Стержневая арматура классов:                                          

│ А240, А300                                    400           450      

│ А400, А500, А600, Ат600, А800, А1000          450           500      

│ напрягаемая                                   150            -       

├────────────────────────────────────────────┼──────────┼─────────────────┤

│Проволочная арматура классов:                                         

│ В500, В 1200 - В 1500, К1400, К1500           400           450      

        р        р                                                    

│ напрягаемая                                   100            -       

├────────────────────────────────────────────┼──────────┼─────────────────┤

│Прокат из стали марок:                                                

│ ВСт3кп2, ВСт3Гпс5, ВСт3сп5, ВСт3пс6           400           450      

├────────────────────────────────────────────┼──────────┼─────────────────┤

│Стержневая арматура и прокат из стали марок:│                          

│ 30ХМ, 12Х13, 20Х13                            500           700      

│ 20Х23Н18                                      550          1000      

│ 12Х18Н9Т, 45Х14Н14, В2М, 08Х17Т               600           800      

└────────────────────────────────────────────┴──────────┴─────────────────┘

 

Нормативные и расчетные характеристики арматуры

 

5.25. Основной прочностной характеристикой арматуры является нормативное сопротивление напряжению , принимаемое равным гарантированному значению предела текучести с обеспеченностью не менее 0,95 (таблица 5.11). Нормативные значения сопротивления сжатию  принимают равными нормативным значениям сопротивления растяжению, но не более значений, отвечающих предельным деформациям сжатого бетона, окружающего сжатую арматуру. Нормативные сопротивления проката из стали марок ВСт-3 принимают по СП 16.13330.

 

Таблица 5.11

 

┌───────────────┬───────────────────┬────────────────────────────┐

│Арматура, класс│Номинальный диаметр│    Нормативные значения    

    и марка       арматуры, мм    │сопротивления растяжению R 

                                                            sn│

                                      и расчетные значения   

                                  │сопротивления растяжению для

                                  │предельных состояний второй │

                                  │ группы R     ,  МПа (Н/мм2)│

                                           s,ser             

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     А240            6 - 40                   240            

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     А300            6 - 40                   300            

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     А400            6 - 40                   400            

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     А500            10 - 40                  500            

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     А600            10 - 40                  600            

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     А800            10 - 32                  800            

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     А1000           10 - 32                  1000           

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     В500            3 - 12                   500             

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

    В 1200              8                     1200           

     р                                                       

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

    В 1300              7                     1300           

     р                                                       

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

    В 1400           4, 5, 6                  1400           

     р                                                       

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

    В 1500              3                     1500           

     р                                                       

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

  К1400 (К-7)          15                     1400           

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

  К1500 (К-7)       6, 9, 12                  1500           

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

│ К1500 (К-19)          14                     1500           

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     30ХМ               -                     590            

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     12Х13              -                     410            

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

     20Х13              -                     440            

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

   20Х23Н18,            -                     195            

   12Х18Н9Т,                                                  

    08Х17Т                                                   

├───────────────┼───────────────────┼────────────────────────────┤

  45Х14Н14В2М           -                     315            

└───────────────┴───────────────────┴────────────────────────────┘

 

5.26. Расчетные значения сопротивления арматуры  определяют по формуле

 

. (5.19)

 

Коэффициент надежности  по арматуре для предельных состояний первой группы принимают равным:

- для арматуры классов А240, А300, А400, А500;

- для арматуры классов А600, А800;

- для арматуры классов А1000, В500, , К1400, К1500;

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

Расчетные сопротивления продольной арматуры растяжению  и сжатию  для предельных состояний первой группы приведены в таблице 5.12, для предельных состояний второй группы приведены в таблице 5.11 (с округлением значений).

 

Таблица 5.12

 

┌───────────────┬────────────────────────────────────────────────┐

│Арматура, класс│Расчетные сопротивления арматуры для предельных

    и марка          состояний первой группы, МПа (Н/мм2)     

               ├──────────────────────────────────────┬─────────┤

                             растяжению              │ сжатию, │

               ├──────────────┬───────────────────────┤   R    

               │продольной, R │ поперечной (хомутов и │    sc  

                            s│ отогнутых стержней),          

                                       R                    

                                        sw                   

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     А240            215               170             215  

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     А300            270               215             270  

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     А400            355               285             355  

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     А500            435               300          │(400) 435│

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     А600            510               300          │(360) 450│

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     А800            680               300          │(400) 500│

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     А1000           815               300          │(400) 500│

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     В500            415               300          │(360) 400│

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

    В 1200          1000               300          │(400) 500│

     р                                                      

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

    В 1300          1070               300          │(400) 500│

     р                                                      

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

    В 1400          1170               300          │(400) 500│

     р                                                      

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

    В 1500          1250               300          │(400) 500│

     р                                                      

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

  К1400 (К-7)       1170                -           │(400) 500│

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

  К1500 (К-7)       1250                -           │(400) 500│

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

│ К1500 (К-19)       1250                -           │(400) 500│

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     30ХМ            450                -           │(400) 500│

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     12Х13           325               260             325  

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

     30Х13           345               275             345  

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

   20Х23Н18,         150               120             150  

   12Х18Н9Т,                                                

    08Х17Т                                                  

├───────────────┼──────────────┼───────────────────────┼─────────┤

  45Х14Н14В2М        245               195             245  

├───────────────┴──────────────┴───────────────────────┴─────────┤

    Примечание. Значения R     в   скобках   используют   только│

                          sc                                   

│при расчете на кратковременное воздействие усилий.             

└────────────────────────────────────────────────────────────────┘

 

Расчетные значения сопротивления поперечной арматуры (хомутов и отогнутых стержней)  снижают по сравнению с  путем умножения на коэффициент условия работы , но принимают не более 300 МПа.

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 , определяемый по таблице 5.13.


 

Таблица 5.13

 

┌────────────────┬───────┬───────────────┬───────────────────────────────────────────┐

  Вид и класс   │Коэффи-    Расчет        Коэффициенты условий работы арматуры   

│арматуры, марки │циент     на нагрев       гамма  , линейного температурного     

  жаростойкой                                  st                                

    арматуры                              расширения арматуры альфа   и бета    

   и проката                                                       st       st  

                                             при температуре ее нагрева, °C     

                                      ├────────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┬────┤

                                      │50 ─ 100│200 │300 │400 │450 │500 │550 │600 │

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│ А240, ВСт3кп2, │гамма  Кратковременный  1,00  │0,95│0,90│0,85│0,75│0,60│0,45│0,30│

   ВСт3Гпс5,         st│Длительный       1,00  │0,85│0,65│0,35│0,15│ -  │ -  │ - 

│ВСт3сп5, ВСт3пс6│                                                         

├────────────────┤       ├───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

      В500             │Кратковременный│  1,00  │0,90│0,85│0,60│0,45│0,25│0,12│0,05│

                       │Длительный       1,00  │0,80│0,60│0,30│0,10│ -  │ -  │ - 

├────────────────┤       ├───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│В 1200 - В 1500,│       │Кратковременный│  1,00  │0,85│0,70│0,50│0,35│0,25│0,15│0,10│

│ р        р                                                              

  К1400, К1500         │Длительный       1,00  │0,75│0,55│0,25│0,05│ -  │ -  │ - 

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

  А240, В500,   │альфа  Кратковременный  11,5  │12,5│13,0│13,5│13,6│13,7│13,8│13,9│

│В 1200 - В 1500,│     st│и длительный                                      

│ р        р                                                              

    ВСт3сп2,                                                             

   ВСт3Гпс5,                                                             

    ВСт3пс5,                                                             

│ВСт3пс6, К1400, │                                                         

     К1500                                                               

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│А300, А400, А500│гамма  Кратковременный  1,00  │1,00│0,95│0,85│0,75│0,60│0,40│0,30│

                     st│Длительный       1,00  │0,90│0,75│0,40│0,20│ -  │ -  │ - 

├────────────────┤       ├───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

  А600, А800,          │Кратковременный│  1,00  │0,85│0,75│0,65│0,55│0,45│0,30│0,20│

     А1000             │Длительный       1,00  │0,80│0,65│0,30│0,10│ -  │ -  │ - 

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

  А300, А400,   │альфа  Кратковременный  12,0  │13,0│13,5│14,0│14,2│14,4│14,6│14,8│

  А500, А600,        st│и длительный                                      

  А800, А1000                                                             

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

      30ХМ      │гамма  Кратковременный  1,00  │0,90│0,85│0,78│0,76│0,74│0,72│0,70│

                     st│Длительный       1,00  │0,85│0,80│0,25│0,15│0,08│ -  │ - 

                ├───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

                │альфа  Кратковременный  9,5   │10,2│10,7│11,2│11,5│11,8│12,1│12,4│

                     st│и длительный                                      

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

  12Х13, 20Х13  │гамма  Кратковременный  1,00  │0,95│0,86│0,80│0,73│0,65│0,53│0,40│

                     st│Длительный       1,00  │0,93│0,83│0,70│0,45│0,13│ -  │ - 

                ├───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

                │альфа  Кратковременный  12,0  │12,6│13,3│14,0│14,3│14,7│15,0│15,3│

                     st│и длительный                                      

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

    20Х23Н18    │гамма  Кратковременный  1,00  │0,97│0,95│0,92│0,88│0,85│0,81│0,75│

                     st│Длительный       1,00  │0,97│0,93│0,77│0,50│0,30│0,18│0,08│

                ├───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

                │альфа  Кратковременный  10,3  │11,3│12,4│13,6│14,1│14,7│15,2│15,7│

                     st│и длительный                                      

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

│12Х18Н9Т, 08Х17Т│гамма  Кратковременный  1,00  │0,72│0,65│0,62│0,58│0,60│0,57│0,56│

                     st│Длительный       1,00  │0,72│0,65│0,62│0,58│0,55│0,50│0,40│

                ├───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

                │альфа  Кратковременный  10,5  │11,1│11,4│11,6│11,8│12,0│12,2│12,4│

                     st│и длительный                                     

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

  45Х14Н14В2М   │гамма  Кратковременный  1,00  │0,86│0,78│0,72│0,68│0,64│0,60│0,56│

                     st│Длительный       1,00  │0,86│0,78│0,70│0,63│0,55│0,43│0,30│

                ├───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

                │альфа  Кратковременный  10,5  │11,1│11,4│11,6│11,8│12,0│12,2│12,4│

                     st│и длительный                                      

├────────────────┼───────┼───────────────┼────────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┼────┤

  А600, А800,   │ бета  Кратковременный  1,00  │0,90│0,88│0,83│0,80│0,78│0,75│0,73│

     А1000,          s │и длительный                                      

│В 1200 - В 1500,│                                                         

│ р        р                                                              

│ К1400, К1500,                                                           

    ВСт3кп2,                                                             

   ВСт3Гпс5,                                                             

    ВСт3сп5,                                                             

│ ВСт3пс6, 30ХМ, │                                                         

│ 12Х13, 20Х13,                                                           

   20Х23Н18,                                                             

   12Х18Н9Т,                                                             

    08Х17Т,                                                              

  45Х14Н14В2М                                                            

└────────────────┴───────┴───────────────┴────────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┴────┘

 

Расчетные сопротивления продольной арматуры


 

; . (5.20)

 

Расчетные сопротивления поперечной арматуры:

 

. (5.21)

 

Значения коэффициентов условия работы арматуры  принимают по таблице 5.13 в зависимости:

от температуры в центре тяжести растянутой арматуры при расчете по формулам (5.17, 7.5, 7.7, 7.8, 7.10, 7.11, 7.13, 7.14, 7.24, 7.26, 7.28, 7.43, 8.48);

сжатой арматуры - по формулам (5.17, 7.6 - 7.10, 7.12 - 7.14, 7.23, 7.25, 7.27, 7.28);

максимальной  поперечной - по формулам (7.33, 7.57);

косвенной арматуры - по формуле (7.50);

в зоне анкеровки - по формулам (9.1, 9.4).

 

Деформационные характеристики арматуры

 

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

 

. (5.22)

 

Значения модуля упругости арматуры  принимают одинаковыми при растяжении и сжатии (таблица 5.14).

 

Таблица 5.14

 

┌──────────────────────────────────────┬─────────────────────────┐

        Класс и марка арматуры        │Модуль упругости арматуры│

                                               5              

                                        Е  x 10 , МПа (Н/мм2) 

                                         s                    

├──────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤

             12Х13, 20Х13                        2,2          

├──────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤

           А240, А300, 30ХМ                      2,1          

├──────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤

│А400, А500, В 1200 - В 1500, 20Х23Н18,│           2,0          

             р        р                                       

    08Х17Т, 12Х18Н9Т, 45Х14Н14В2М                              

├──────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤

          А600, А800, А1000,                     1,9          

├──────────────────────────────────────┼─────────────────────────┤

          В500, К1400, К1500                     1,8          

└──────────────────────────────────────┴─────────────────────────┘

 

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

 

. (5.23)

 

Значения коэффициента  принимают по таблице 5.13 в зависимости от температуры в центре тяжести:

растянутой арматуры - при расчете по формулам (5.18, 6.20, 7.5, 7.19, 8.10, 8.13, 8.15, 8.37, 8.47);

сжатой арматуры - по формулам (5.18, 6.21, 8.14, 8.38).

5.30. В качестве расчетной диаграммы состояния (деформирования) арматуры, устанавливающей связь между напряжениями  и относительными деформациями  арматуры, принимают двухлинейную диаграмму (рисунок 5.2), которую используют при расчете железобетонных элементов по деформационной модели. Диаграммы состояния арматуры при растяжении и сжатии принимают одинаковыми.

 

 

Рисунок 5.2. Двухлинейная диаграмма растянутой арматуры

 

Напряжения в арматуре  определяют в зависимости от относительных деформаций  согласно диаграмме состояния арматуры по формулам:

 

при 

 

; (5.24)

 

при 

 

. (5.25)

 

Значение относительной деформации .

Значения  принимают по формуле (5.23) и  - по формуле (5.20).

5.31. С повышением температуры коэффициент температурного расширения арматуры  увеличивается и значения его принимают по таблице 5.13 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 , в зависимости от преобладающей скорости ветра зимой и летом определяется по формуле

 

, (6.1)

 

где v - скорость ветра, м/с.

При определении наибольших усилий в конструкции от воздействия температуры, а также при определении максимальной температуры нагрева бетона и арматуры исходят из максимальной средних скоростей ветра (румбы) за июль или январь, повторяемость которых 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 температурах наружного воздуха района строительства.

6.4. Теплотехнический расчет статически неопределимых конструкций, работающих в условиях температурных воздействий, производят на расчетную температуру, вызывающую наибольшие усилия (в 4.12). При расчете наибольших усилий от температурных воздействий в конструкциях, находящихся на открытом воздухе, температуру бетона вычисляют соответственно по расчетной летней или зимней температуре наружного воздуха.

6.5. Коэффициент теплопроводности бетона , Вт/(м x °C), в сухом состоянии принимают в зависимости от средней температуры бетона в сечении элемента (таблица 5.9).

Для конструкций, находящихся в помещении или на воздухе, но защищенных от воздействия ветра, коэффициент теплоотдачи наружной поверхности  принимают в зависимости от температуры наружной поверхности и воздуха по таблице 6.1.

 

Таблица 6.1

 

┌────────────┬───────────────────────────────────────────────────┐

│Коэффициенты│ Значения коэффициентов теплоотдачи наружной альфа │

                                                              e│

               и внутренней альфа  поверхностей конструкции,  

                                 i                            

            Вт/(м x °C), при температуре поверхности и воздуха,│

                                     °C                       

            ├───┬───┬───┬───┬────┬───┬───┬───┬───┬────┬────┬────┤

            │-50│ 0 │50 │10 │200 │300│400│500│700│900 │1100│1200│

├────────────┼───┼───┼───┼───┼────┼───┼───┼───┼───┼────┼────┼────┤

   альфа    │ 6 │ 8 │10 │12 │ 17 │22 │ - │ - │ - │ -  │ -  │ - 

        e                                          

├────────────┼───┼───┼───┼───┼────┼───┼───┼───┼───┼────┼────┼────┤

   альфа    │ - │ - │10 │10 │ 10 │12 │15 │20 │40 │ 70 │120 │150 │

        i                                          

└────────────┴───┴───┴───┴───┴────┴───┴───┴───┴───┴────┴────┴────┘

 

6.6. Коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности конструкции  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, как для .

6.7. Термическое сопротивление  невентилируемой воздушной прослойки принимают независимо от ее толщины и направления равным 0,140 при 50 °C; 0,095 - при 100 °C; 0,035 - при 300 °C и 0,013 - при 500 °C.

6.8. При стационарном нагреве конструкции, состоящей из n-слоев, со стороны более нагретой поверхности температуру материала  между слоями n - 1 и n определяют по формуле

 

; (6.2)

 

температуру материала более нагретой поверхности  - по формуле

 

; (6.3)

 

а температуру материала менее нагретой поверхности  - по формуле

 

. (6.4)

 

В трехслойной конструкции температуру материала между первым и вторым слоями, считая слои от более нагретой поверхности, вычисляют по формуле

 

, (6.5)

 

а между вторым и третьим слоями - по формуле

 

. (6.6)

 

Температура менее нагретой поверхности третьего слоя равна

 

. (6.7)

 

Тепловой поток Q (Вт/м2) определяют из выражения

 

, (6.8)

 

где  - температура воздуха производственного помещения или рабочего пространства теплового агрегата;

- температура наружного воздуха.

Сопротивление теплопередаче  многослойной конструкции равно

 

, (6.9)

 

где ; ; ...; ; ;

- термическое сопротивление материала в отдельных слоях конструкции, пронумерованных со стороны нагреваемой поверхности, м2 x °C/Вт;

- толщина отдельных слоев, м;

- коэффициенты теплопроводности материалов в слоях конструкции, принимаемые в зависимости от средней температуры слоя, Вт/(м x °C).

6.9. 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%.

Для трехслойной конструкции ограждения с учетом различия в площадях теплоотдающих внутренней  и наружной  поверхностей:

температура материала более нагретой поверхности

 

; (6.10)

 

температура материала между первым и вторым слоями

 

; (6.11)

 

температура материала между вторым и третьим слоями

 

; (6.12)

 

температура менее нагретой поверхности третьего слоя

 

. (6.13)

 

Сопротивление теплопередачи конструкции рассчитывают по формуле

 

, (6.14)

 

где  и  - расчетные площади теплоотдающих внутренней и наружной поверхностей;

и  - расчетные площади конструкции на границе между первым и вторым и между вторым и третьим слоями.

6.10. Вычисленные температуры не должны превышать предельно допустимые температуры применения бетона по ГОСТ 20910 и арматуры по таблице 5.10.

6.11. 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.

6.12. 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 коэффициента теплоотдачи наружной поверхности стенки  - по таблице 6.1;

для длительного нагрева - принимают сечение по высоте стен равномерно нагретым.

6.13. Коэффициент теплопроводности  огнеупорных и теплоизоляционных материалов принимают по таблице 6.2.


 

Таблица 6.2

 

 N 
п.п.

      Материал     

  Средняя 
 плотность
  в сухом 
состоянии,
   кг/м3  

 Предельно
допустимая
температура
применения,
    °C    

Коэффициент теплопроводности
    лямбда, Вт/(м x °C),    
        огнеупорных и       
теплоизоляционных материалов
в сухом состоянии при средней
   температуре материалов   
    в сечении элемента, °C  

 50

100

300

500

700

900

 1 

Изделия огнеупорные
шамотные           

   1900   

     -    

0,73

0,77

0,88

1,01

1,14

1,27

 2 

Изделия шамотные   
легковесные        

    400   

   1150   

0,13

0,14

0,17

0,20

0,23

0,27