СП 27.13330.2017 Действует

9.47 Железобетонные конструкции фундаментов большой протяженности (более 50 м) с применением напрягающего бетона выполняются бесшовными, согласно пункту 5.8.11 СП 70.13330.2012.

9.42 При возведении конструкций и футеровок тепловых агрегатов из сборных бетонных изделий отклонения в размерах фундаментов не должны превышать следующих значений, мм:

- плоскостей и линий их пересечения от вертикали на всю высоту стен ‒ ±20;

- горизонтальных плоскостей ‒ ±5 на 1 м;

- на всю плоскость ‒ ±10;

- верхней плоскости бетона при проверке рейкой длиной 2 м, кроме опорных поверхностей, ‒ ±8;

- в отметках поверхностей, служащих опорами для колонн или других элементов, ‒ ±5;

- в длине элементов фундамента ‒ ±20;

- в размерах поперечного сечения элементов ‒ ±5.

9.38а Не допускается установка монтажных петель со стороны нагреваемой поверхности сборных конструкций и изделий из жаростойких бетонов, если температура монтажных петель при эксплуатации конструкции или изделия превышает предельно допустимую температуру применения стали, из которой изготовлены петли.

9.37 Не допускается оштукатуривать или отделывать бетонные поверхности конструкций, непосредственно нагреваемые при эксплуатации. Штукатурка на лицевой (наружной) поверхности конструкции теплового агрегата допускается только по металлической сетке.

Если жаростойкий бетон подвержен сильному истирающему воздействию со стороны рабочего пространства, то в качестве защиты от истирания рабочих поверхностей применяют:

- торкретирование слоем жаростойкого бетона по металлической кладочной сетке (диаметр 2,5–3,0 мм, ячейка 50–75 мм);

- облицовку сборными блоками, изготовленными из жаростойкого бетона или огнеупора с добавлением базальтовой фибры.

9.36 Кожухи тепловых агрегатов из листовой стали допускается предусматривать, когда необходимо обеспечить газонепроницаемость конструкции, и когда имеется большое количество отверстий или точек крепления оборудования. Соединение кожуха с жаростойким бетоном следует производить при помощи арматурных сеток (рисунок 9.10) или металлических анкеров, приваренных к кожуху (рисунок 9.8).

В стенах и сводах печей для крепления к ним футеровочных материалов предпочтительно применение анкерных систем. Анкера следует предусматривать из жаропрочной стержневой арматуры или проката, а при эксплуатационной температуре свыше 1200 оС – из огнеупорной керамики. Выбор марок сталей для анкеров следует проводить с учетом предельно допустимой температуры применения сталей и максимальной температуры эксплуатации анкеров по таблицам 5.11 и 9.3.

Таблица 9.3

Таблица 9.3Предельно допустимая температура применения | Марки сталей | | | Российское производство | Евросоюз | США Не более 375 оС | Ст.3 | - | - Не более 425 оС | Ст.09Г2С | - | - Не более 475 оС | Ст.12Х13 | 1.40061.4021 | 403410 Не более 700 оС | Ст.12Х18Н10Т, Ст.08Х18Н10Т | 1.45411.4878 | 321321Н Не более 900 оС | Ст.20Х23Н18 | 1.48431.4845X8CrNi25-21 | 310310S314 Не более 1200 оС | Ст.ХН32Т | X10NiCrAlTi32-20 | N08825 Св. 1200 оС | Только керамические анкера | Только керамические анкера | Только керамические анкера

При проектировании анкерных систем для крепления жаростойких бетонов (футеровок) следует учитывать следующие показатели:

- рабочую температуру устройства;

- толщину и количество слоев бетона или футеровки (одно- или многослойная);

- общий вес материалов и условия работы.

От выше перечисленных параметров зависит выбор формы и размеров анкера, шаг их установки. Наиболее распространенной является V-образная форма анкеров, с устройством загибов и гофр, как в плоскости изделия, так и вне плоскости (рисунок 9.11), с последующим объединением в пространственную систему, как показано на рисунке 9.8, поз. 1.

При проектировании анкерных систем шаг крепления анкеров для стен и сводов определяется расчетом, но не более 300–400 мм – для стен и 200–250 мм – для сводов. К металлическим кожухам тепловых агрегатов крепление анкеров осуществляется при помощи сварки.

9.35 Основания фундаментов, боровов и других сооружений, расположенных под землей и подвергающихся нагреву, должны находиться выше уровня грунтовых вод. При наличии воды в основании этих сооружений, следует предусматривать их гидроизоляцию, либо железобетонные конструкции, находящиеся под землей, выполнять из обычного бетона с повышенной маркой по водонепроницаемости не менее W12.

9.34 Рабочую арматуру в железобетонных конструкциях, перерезаемую различными технологическими отверстиями, следует приваривать к рамкам из арматуры или проката,

устанавливаемым вокруг отверстий. Размеры рамки следует принимать такими, чтобы толщина бетона со стороны отверстия была достаточной для обеспечения тем¬пературы металла рамки, не превышающей предельно допустимую температуру применения арматуры, устанавливаемой по расчету по таблице 5.11. Площадь сечения рамки в каждом направлении должна быть достаточной для восприятия усилий в перерезанных стержнях.

Отверстия большого размера следует окаймлять армированными бортовыми замкнутыми рамами. Сечение стенок бортовых рам определяют из расчета на усилия от воздействия температуры и нагрузки.

9.32 Конструкции, перекрывающие рабочее пространство теплового агрегата, могут быть свободно опертыми на стены, подвесными или монолитно связанными со стенами. Для покрытий при пролетах более 4 м следует предусматривать подвесные балки, плиты и панели. Расчетную схему работы подвесной конструкции следует принимать как для двухконсольной балки, при этом не должно допускаться возникновения растягивающих напряжений в бетоне со стороны более нагретой поверхности. Подвесные конструкции не должны воспринимать никаких внешних нагрузок, кроме собственного веса, и на них не должны устраиваться мостики или настилы для хождения обслуживающего персонала.

9.30 В двухслойных панелях на металлическом листе легкий жаростойкий бетон следует крепить анкерами, приваренными к листу (рисунок 9.7, а). Анкеры следует принимать диаметром 6–10 мм или полосы 3х20 мм. Длина анкера должна быть не менее половины толщины футеровки, а расстояние между ними – не более 250 мм. Металлический лист толщиной не менее 3 мм должен иметь отогнутые края или приваренные «на перо» по контуру уголки.

В панелях с окаймляющим каркасом прямоугольного или трапециевидного сечения ребра следует предусматривать из тяжелого или легкого конструкционного жаростойкого бетона, а пространство между ребрами на всю толщину следует заполнять теплоизоляционным легким жаростойким бетоном. Ребра следует армировать плоскими каркасами, расположенными с менее нагретой стороны (рисунок 9.7, б).

В панелях с окаймляющим арматурным каркасом сварной каркас следует располагать по периметру панели у менее нагретой стороны (рисунок 9.7, в).

Крепление панелей к каркасу должно осуществляться на болтах или на сварке так, чтобы панели могли свободно перемещаться при нагреве.

В конструкциях тепловых агрегатов из монолитного железобетона со стороны рабочего пространства в углах сопряжения стен, а также стен с покрытием и перекрытием следует предусматривать вуты.

При температуре рабочего пространства теплового агрегата свыше 800 ºС ограждающую конструкцию с целью увеличения ее термического сопротивления следует выполнять многослойной, с включением в ее состав слоев из эффективной теплоизоляции (рисунок 9.7, г).

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

9.29 Для улучшения совместной работы отдельных слоев бетона необходимо предусматривать установку конструктивной арматуры или анкеров. Конструктивная арматура должна заходить в каждый слой бетона на глубину не менее 50 мм. Если в зоне сопряжения отдельных слоев бетона температура превышает предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры, указанную в таблице 5.10, то для усиления связи между слоями допускается устраивать выступы или бетонные шпонки.

В ребристых панелях плиту и ребра следует выполнять из тяжелого или легкого конструкционного жаростойкого бетона (см. рисунок 9.5, б). В местах сопряжения ребер с плитой необходимо устраивать вуты. Между ребрами с менее нагретой стороны следует располагать тепловую изоляцию из легкого жаростойкого бетона или теплоизоляционных материалов. В ребрах панели следует предусматривать арматурные каркасы, которые должны быть заведены в бетон плиты не менее чем на 50 мм.

Плиту панели следует армировать конструктивной сварной сеткой из арматуры диаметром не более 4 мм с расстояниями между стержнями не менее 100 мм.

Температура нагрева сварной сетки не должна превышать предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры, указанную в таблице 5.11. Если температура нагрева плиты панели превышает предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры, допускается плиту не армировать либо армирование плитной части панели выполнить из бетона с добавлением базальтовой микрофибры.

Для ненесущих облегченных ограждающих конструкций тепловых агрегатов следует предусматривать легкие жаростойкие бетоны и эффективные теплоизоляционные материалы.

9.28 В железобетонных конструкциях из жаростойкого бетона для восприятия растягивающих усилий следует устанавливать арматуру у менее нагретой грани сечения элемента.

Если в конструкциях от нагрузки растягивающие усилия возникают со стороны более нагретой грани сечения элемента, то арматура может воспринимать растягивающие усилия при температуре, не превышающей предельно допустимую температуру применения арматуры, устанавливаемой по расчету (см. таблицу 5.11).

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

На границе бетонов разных видов следует устанавливать конструктивную арматуру из жаростойкой стали диаметром не более 4 мм, которая должна быть приварена к хомутам (рисунок 9.6).

Температура нагрева конструктивной арматуры не должна превышать предельно допустимую температуру применения конструктивной арматуры, указанную в таблице 5.11.

9.27 В конструкциях футеровок тепловых агрегатов необходимо предусматривать температурные компенсаторы (температурные компенсационные швы), предотвращающие спонтанное развитие трещин от температурного расширения жаростойкого бетона при длительном нагреве и их раскрытия при охлаждении во время останова агрегата.

Местоположение температурных компенсаторов должно назначаться в проектных решениях в зависимости от специфики технологического процесса. Температурные компенсаторы должны располагаться с одинаковым интервалом в двух взаимно-перпендикулярных направлениях с шагом не более 150 см.

В панельных конструкциях и конструкциях большой протяженности температурные компенсаторы между смежными панелями следует заполнять неупругими материалами: керамическим стекловолокном, асбесто-вермикулитовым раствором, каолиновой ватой или шнуровым асбестом, смоченным в глиняном растворе, либо иными материалами, имеющими подходящую температуру применения.

Для равномерного распределения сжатия монолитной футеровки и предотвращения образования случайных трещин при изготовлении конструкций следует выполнять разделительные надрезы в качестве температурных компенсаторов. Нарезку полос на незатвердевшей бетонной поверхности производят вручную, в двух взаимно перпендикулярных направлениях с шагом 1,0–1,5 м при их ширине ~ 2 мм и на глубину ~ 25 мм. Выполнение компенсаторов необходимо для монолитных футеровок из плотных бетонов и конструкций большой протяженности, а также целесообразно для футеровок из легких бетонов.

При устройстве футеровок из штучных материалов детали футеровки необходимо укладывать со швами, которые следует заделать жаростойким раствором прочностью, меньшей прочности материала футеровки.

Усилия от неравномерного нагрева бетона по высоте сечения железобетонного элемента из жаростойкого бетона допускается уменьшать:

- путем устройства компенсационных швов в более нагретой сжатой зоне бетона (рисунок 9.5, а). Компенсационные швы шириной 2–5 мм следует располагать через 60–90 см на глубину не более 0,5 высоты сечения элемента в направлении, перпендикулярном к действию сжимающих усилий, возникающих от температурного воздействия;

- повышением температуры растянутой арматуры, расположенной у менее нагретой грани бетона (уменьшение градиента температур по сечению), посредством увеличения толщины защитного слоя бетона или устройством наружной теплоизоляции.

Для компенсации температурных напряжений, возникающих между кожухом и футеровкой, для заделки вертикальных швов, а также для уменьшения усадки в швах следует в раствор вертикальных швов дополнительно вводить распушенный асбест 5-й и 6-й групп согласно ГОСТ 12871 в количестве 10 %–20 % веса сухой растворной смеси.

9.24 Расстояние между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях из обычного и жаростойкого бетонов следует устанавливать расчетом.

Расчет допускается не выполнять, если принятое расстояние между температурно-усадочными швами не превышает значений, указанных в таблице 9.2, в которой наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами даны для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой и с предварительно напряженной арматурой, при расчетной зимней температуре наружного воздуха минус 40 ºС, относительной влажности воздуха 60 % и выше и высоте колонн 3 м.

Таблица 9.2

Таблица 9.2Тип конструкций | Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами, м, допускаемые без расчета для конструкций, находящихся | | | внутри отапливаемых зданий или в грунте | внутри неотапливаемых зданий | на наружном воздухе 1. Бетонные:а) сборныеб) монолитные при конструктивном армированиив) монолитные без конструктивного армирования | 403020 | 352515 | 302010 2. Железобетонные:а) сборные и сборно-каркасные одноэтажныеб) сборные и сборно-каркасные многоэтажныев) сборно-блочные, сборно-панельныег) сборно-монолитные и монолитные каркасныед) сборно-монолитные и монолитные сплошные | 7260555040 | 6050454030 | 4840353025 П р и м е ч а н и я 1 Для железобетонных конструкций (пункт 2) расчетная температура внутри которых не превышает 50 ºС, расстояния между температурно-усадочными швами при расчетной зимней температуре наружного воздуха минус 30 ºС, 20 ºС, 10 ºС и 1 ºС увеличивают соответственно на 10 %, 20 %, 40 % и 60 % и при влажности наружного воздуха в наиболее жаркий месяц года ниже 40 %, 20 % и 10 % уменьшают соответственно на 20 %, 40 % и 60 %. 2 Для железобетонных каркасных зданий (пункт 2, а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами увеличивают при высоте колонн 5 м – на 20 %, 7 м – на 60 % и 9 м – на 100 %. Высоту колонн определяют: для одноэтажных зданий – от верха фундамента до низа подкрановых балок, а при их отсутствии – до низа ферм или балок покрытия; для многоэтажных зданий – от верха фундамента до низа балок первого этажа. 3 Для железобетонных каркасных зданий (пункт 2, а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами определены при отсутствии связей либо при расположении связей в середине температурного блока. Расстояния между температурно-усадочными швами в сооружениях и тепловых агрегатах с расчетной температурой внутри объемов 70 ºС, 120 ºС, 300 ºС, 500 ºС и 1000 ºС уменьшают соответственно на 20 %, 40 %, 60 %, 70 % и 90 %. | | |

9.21 Стыки элементов сборных конструкций из жаростойкого бетона следует выполнять по СП 63.13330. Сварные соединения арматуры необходимо предусматривать с учетом последовательности приварки стержней к накладкам. Сначала следует приваривать стержни с одной стороны стыка, а после остывания накладки — с другой.

Стыки между стеновыми панелями из жаростойкого бетона следует предусматривать на растворе, с установкой бетонного бруса размером 5х5 см (рисунок 9.1, а). В стыках панелей, перекрывающих рабочее пространство теплового агрегата, бетонный брус следует устанавливать на растворе с менее нагретой стороны ребер (рисунок 9.1, б). Пространство между ребрами стыкуемых подвесных панелей с консольными выступами плиты следует заполнять теплоизоляционным материалом (рисунок 9.1, в).

Стыки между панелями из легкого жаростойкого бетона следует заполнять раствором прочностью на сжатие, меньшей прочности бетона футеровки. Продольные торцевые поверхности панелей должны иметь пазы или скосы, удерживающие раствор от выпадения (рисунок 9.1, г, д, е, ж).

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

9.17 Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки рассчитывают по формуле (10.3) СП 63.13330.2018, но принимают не менее 0,3l0,an, а также не менее 15ds и 200 мм, где l0,an – базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (9.1); α – коэффициент, учитывающий влияние на длину зоны анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры с учетом температурных деформаций и самонапряжения, а также конструктивного решения элемента в зоне анкеровки;

α = 1,0  – для растянутых стержней;

α = 0,75 – для сжатых стержней периодического профиля с прямыми концами или гладкой арматуры с крюками.

9.11 Продольное армирование железобетонных элементов и конструкций из обычного бетона, предназначенных для работы в условиях повышенных температур, должно осуществляться в соответствии с указаниями СП 63.13330.

Продольное армирование и минимальная площадь сечения продольной арматуры в железобетонных элементах из жаростойкого бетона должны приниматься по СП 63.13330.

Диаметр рабочей продольной арматуры не должен превышать при температуре арматуры:

от 50 °С до 100 оС включительно ………………………..............  28 мм;

от 100 °С до 200 оС .......................................................................... 25 мм;

от 200 °С до 300 оС .......................................................................... 20 мм;

от 300 °С до 400 оС .......................................................................... 16 мм;

от 400 оС ........................................................................................... 12 мм.

9.8 В элементах из обычного и жаростойкого бетонов с напрягаемой продольной арматурой, натягиваемой на бетон, при температуре арматуры до 100 °С расстояние от поверхности элемента до поверхности канала или толщину защитного слоя бетона при расположении напрягаемой арматуры в пазах или снаружи сечения элемента следует принимать по СП 63.13330, а при более высокой температуре арматуры — увеличивать на 10 мм.

9.6 В конструкциях из жаростойкого бетона толщину защитного слоя бетона для арматуры независимо от ее вида необходимо предусматривать больше указанной в СП 63.13330 при температуре арматуры:

до 200 оС .................  на 5 мм;

свыше 200 оС .......... на 10 мм.

При этом минимальная толщина защитного слоя бетона должна быть при температуре арматуры:

от 50 °С до 100 ºС включительно ………… 1,5 d;

от 100 °С до 300 ºС включительно ……….. 2,0 d;

от 300 ºС включительно ……………….. ….2,5 d.

9.5 При температуре арматуры до 100 °С в условиях попеременного увлажнения бетона и температуре арматуры свыше 100 °С толщина защитного слоя бетона должна быть увеличенной на 5 мм и составлять не менее 1,5 диаметра арматуры.

8.26 Полную кривизну железобетонных элементов на участках без трещин в растянутой зоне сечения определяют по положениям СП 63.13330.2018 (пункт 8.2.32).

При определении кривизны от непродолжительного действия нагрузки и кратковременного нагрева в расчете используют диаграммы кратковременного деформирования сжатого и растянутого бетонов, а при определении кривизны от продолжительного действия нагрузки и температуры – диаграммы длительного деформирования бетона с расчетными характеристиками для предельных состояний второй группы.

8.21 Кривизну изгибаемых, внецентренно сжатых и внецентренно растянутых элементов для вычисления их прогибов определяют с учетом специфики температурных воздействий:

а) для элементов или участков элемента, где в растянутой зоне не образуются нормальные к продольной оси трещины, согласно пунктам 8.2.24, 8.2.26 СП 63.13330.2018;

б) для элементов или участка элемента, где в растянутой зоне имеются трещины, согласно пунктам 8.2.24, 8.2.25 и 8.2.27 СП 63.13330.2018.

Элементы или участки элементов рассматривают без трещин, если трещины не образуются при действии полной нагрузки, включающей постоянную, временную длительную и кратковременную нагрузки и усилия от температуры.

8.19 Коэффициент s зависит от вида нагрузки и расчетной схемы элемента. Для свободно опертых балок и равномерно распределенной нагрузки s=0,1, при сосредоточенной силе в середине пролета s=0,08, при двух сосредоточенных силах, приложенных на расстоянии а от каждой опоры s=a2/48e2. Для консольной балки при равномерно распределенной нагрузке s=0,25, при сосредоточенной силе на консоли s=0,33, при сосредоточенной силе на расстоянии а от опоры s=0,17a/(3-а/е).

8.11 Усилие Ncrc при образовании трещин в центрально-растянутых элементах рассчитывают по формуле

Ncrc= Ared (Rbt,sert,t - σbt + σcs), | (8.9)

где значения Ared, Rbt,sert,t, σbt, σcs принимают по 6.16, 5.16 и 8.9.

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

Для центрально растянутых элементов ширину раскрытия трещин определяют, когда продольное растягивающее усилие от внешней нагрузки и температуры больше продольного растягивающего усилия Ncrc, воспринимаемого элементом при образовании трещин и определяемого по формуле (8.9).

7.21 Расчет на действие изгибающего момента следует проводить из условия (8.63) по формулам (8.64) и (8.65) СП 63.13330.2018. При этом расчетные сопротивления арматуры Rs и Rsw следует дополнительно умножать на коэффициент условий работы арматуры γst\gamma_{st}γst​, принимаемый по таблице 5.14 в зависимости от наибольшей температуры продольной арматуры хомутов и отогнутых стержней.

7.14 Расчет по прочности сечений центрально-растянутых элементов проводят по формулам (8.18) и (8.19) СП 63.13330.2018 с учетом 7.7, 7.8 и 7.10.

При расчете центрально-растянутых железобетонных элементов, неравномерно нагретых по высоте сечения, в формуле (8.19) СП 63.13330.2018 правая часть уравнения заменяется суммой произведений площади арматуры, расположенной по каждой из сторон сечения, на расчетное сопротивление арматуры Rs и коэффициент условий работы арма­туры γst\gamma_{st}γst​, принимаемый по таблице 5.13 в зависимости от температуры соответствующей арматуры.

7.9 Во всех формулах СП 63.13330 следует учитывать снижение начальных модулей упругости бетона Еb и арматуры Es от температурных воздействий.

Вместо начального модуля упругости бетона Еb в формулах СП 63.13330 следует принимать Еbt при кратковременном действии температуры и нагрузки (по формуле 5.5) и Еbτ при длительном действии температуры и нагрузки (по формуле 5.6).

Вместо начального модуля упругости арматуры Es в формулах СП 63.13330 cледует принимать Est (по формуле 5.19).

7.8 Во всех формулах СП 63.13330 вместо расчетных сопротивлений арматуры Rs и Rsc следует принимать соответственно Rst и Rsct, определяемые по формулам (5.15) и (5.16) с учетом коэффициента условий работы арматуры γst\gamma_{st}γst​ по таблице 5.14 в зависимости от температуры соответствующей арматуры. При этом температура арматуры не должна превышать предельно допустимой температуры применения арматуры, устанавливаемой по расчету (таблица 5.11).

7.5 Расчет элементов бетонных конструкций на местное сжатие (смятие) следует проводить по СП 63.13330 и дополнительным требованиям 7.22.

7.4 Изгибаемые бетонные элементы, подвергающиеся воздействию температуры, допускается применять только в случае, если они лежат на грунте или специальной подготовке, и, в виде исключения, в других случаях при условии, что они рассчитываются на нагрузку от собственного веса, и под ними исключается возможность нахождения людей и оборудования.

Расчет изгибаемых бетонных элементов следует проводить из условия (7.8) СП 63.13330.2018, в котором вместо расчетного сопротивления бетона Rbt следует принимать Rbtt, вычисляемое по формуле (5.3) с учетом коэффициента условий работы бетона gtt, приведенного в таблице 5.2.

При неравномерном нагреве по высоте сечения с температурой бетона наиболее нагретой грани свыше 400 °С момент сопротивления сечения W следует определять с учетом характеристик приведенного сечения по 6.22–6.25.

7.3 Проверку прочности внецентренно сжатых бетон­ных элементов с учетом сопротивления бетона растянутой зоны следует проводить по формулам (7.4) и (7.5) СП 63.13330.2018, в которых вместо расчетного сопротивления бетона Rbt следует принимать Rbtt, вычисляемое

по формуле (5.3) с учетом коэффициента условий работы бетона gtt, приведенного в таблице 5.2:

при нагреве со стороны сжатой зоны — в зависимости от средней температуры бетона растянутой зоны;

при нагреве со стороны растянутой зоны — в зависимости от температуры бетона растянутой грани.

Наибольшая температура бетона сжатой зоны сечения элементов не должна превышать предельно допустимую температуру применения бетона, указанную в ГОСТ 20910.

Коэффициент h, входящий в формулы (7.4) и (7.5) СП 63.13330.2018, рассчитывают по формулам (7.6) и (7.7), принимая момент инерции сечения I равным Ired, который следует определять по 6.16–6.21 без учета арматуры.

7.1 Расчет по прочности элементов бетонных конструкций, подвергающихся воздействию повышенных и высоких температур, следует проводить для сечений, нормальных к их продольной оси, на основе положений СП 63.13330 с учетом дополнительных требований настоящего свода правил.

Для бетонных элементов, предназначенных для работы в условиях воздействия повы­шенных и высоких температур, следует проводить расчеты по прочности на действие продольных сжимающих сил и на местное сжатие при постоянном нагреве.

При расчете бетонных элементов на действие сжимающей силы следует учитывать деформации от неравномерного нагрева бетона по высоте сече­ния, определяемые по 6.22–6.25 и 8.15, суммируя их с эксцентриситетом продольной силы ео. Эксцентриситет продольной силы ео относительно центра тяжести приведенного сечения определяют как сумму эксцентриситетов продольной силы из статического расчета конструкции и случайного еа, определяемого по 4.17.

Если деформации от нагрева уменьшают эксцентриситет продольной силы ео, то их не учитывают в дальнейшем расчете.

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

где Мо.ш, Мо и Мt  – моменты соответственно при образовании первых пластических шарниров на опорах, от нагрузки и температурного воздействия.

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

6.34 Температурные моменты в сборных железобетонных элементах тепловых агрегатов зависят от вида стыка арматуры и прочности раствора в шве. Температурные моменты в элементах со стыковыми накладками из арматуры и в шве:

с жестким раствором прочностью, равной прочности бетона – такие же, как в монолитном элементе;

с раствором пластичной консистенции, прочность которого в три раза меньше прочности  бетона, – следует уменьшить на 15 % ;

с теплоизоляционным раствором – уменьшить на 30 %.

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

6.31 При расчете железобетонных элементов с учетом температурных воздействий и трещин в растянутой зоне методом последовательных приближений первоначально статически неопределимую конструкцию рассчитывают на действие нагрузки и температуры при минимальной жесткости элемента. Для предварительно напряженных элементов, работающих без трещин, в первом приближении принимают жесткость элементов для упругой стадии работы.

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

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

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

6.24 Для участков железобетонных элементов, где в растянутой зоне образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента от усадки бетона, при остывании укорочение εcs оси элемента и ее кривизну допускается находить по формулам (6.41) и (6.42).

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

Площадь нагретой растянутой As и сжатой As' арматуры приводят к ненагретому, более прочному бетону по формуле

где As,red, As',red – соответственная приведенная площадь растянутой и сжатой арматуры.

Коэффициенты приведения арматуры к более прочному бетону:

растянутой арматуры

где Est, Est' – модули упругости растянутой и сжатой арматуры, которые определяют по формуле (5.19).

6.12 В ребристых конструкциях, когда наружные поверхности бетонных ребер и тепловой изоляции совпадают, расчет температуры в бетоне проводят 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.

6.10 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 Ais и наружной Aes поверхностей:

температура материала более нагретой поверхности где Ais  и Aes  –  расчетные площади теплоотдающих внутренней и наружной поверхностей;

А1 и А2  –  расчетные площади конструкции на границе между первым и вторым и между вторым и третьим слоями.

6.8 Термическое сопротивление R0 (м2·ºС/Вт) невентилируемой воздушной прослойки в зависимости от температуры воздуха и независимо от ее толщины и направления следует принимать равным:

0,140 ………… при 50 ºС;

0,095 ………… при 100 ºС;

0,035 ………... при 300 ºС;

0,013 ………... при 500 ºС.

Для промежуточных температур термическое сопротивление воздушной прослойки принимается по интерполяции.

6.6 Коэффициент теплопроводности λ\lambdaλ (Вт/(м·ºС) бетона в сухом состоянии следует принимать по таблице 5.8 в зависимости от средней температуры бетона в сечении элемента.