ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА (НИИЖБ)
ГОССТРОЯ СССР
ПОСОБИЕ
по проектированию бетонных
и железобетонных конструкций,
предназначенных для работы
в условиях воздействия повышенных
и высоких температур
(к СНиП 2.03.04-84)
Утверждено
приказом НИИЖБ
Госстроя СССР
от 25 апреля 1985
г. № 25
Москва
Центральный институт
типового проектирования
1989
Рекомендовано к
изданию решением секции теории
железобетона и арматуры научно-технического
совета НИИЖБ Госстроя СССР.
Содержит основные
положения по расчету и проектированию бетонных и железобетонных
конструкций, предназначенных для работы в
условиях систематического воздействия
повышенных (свыше 50 до 200 °С) и высоких (свыше 200 °С) технологических температур.
Приведены
примеры расчета прочности, деформаций, образования и раскрытия трещин от воздействия температуры и нагрузки.
Для инженерно-технических
работников проектных организаций, научных
работников, преподавателей строительных вузов,
аспирантов и студентов.
При пользовании
нормативным документом следует учитывать утвержденные
изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале «Бюллетень строительной техники»,
«Сборнике изменений к строительным нормам и правилам» Госстроя СССР и
информационном указателе «Государственные стандарты
СССР» Госстандарта.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Опыт
проектирования, строительства и эксплуатации
различных сооружений из обычного и жаростойкого железобетона подтверждает, что
можно достигнуть длительного срока службы сооружения, если правильно будут
учтены неблагоприятные влияния температуры.
Применение
сборного жаростойкого бетона и железобетона в виде крупных
блоков и панелей открывает широкие возможности индустриализации строительства,
уменьшения трудозатрат. Кроме того, в ряде случаев значительно сокращаются
сроки строительства.
В Пособии
приведены требования СНиП 2.03.04-84 «Бетонные и
железобетонные конструкции, предназначенные для работы в условиях
воздействия повышенных и высоких температур», а также СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные
конструкции», необходимые для проектирования. В скобках даны номера пунктов СНиП 2.03.04-84.
При составлении
Пособия использованы результаты отечественных и зарубежных работ по изучению
механических и реологических свойств бетона и арматуры в условиях воздействия
повышенных и высоких температур, а также исследования изгибаемых, сжатых
и внецентренно растянутых элементов, круглых и прямоугольных плит, элементов
труб, боровов, сводов, рам и куполов из
жаростойкого бетона и железобетона при воздействии температур.
На основе этих
исследований разработаны общие принципы конструирования бетонных и железобетонных конструкций,
работающих в условиях воздействия повышенных и
высоких температур.
В Пособии
детализируются отдельные положения по расчету и проектированию бетонных и
железобетонных конструкций с обычной и предварительно напряженной
арматурой, даются
практические методы расчета прочности (проверка прочности и подбор арматуры), деформаций, образования и
раскрытия трещин в железобетонных элементах
при систематическом воздействии повышенных и высоких технологических температур
и нагрузок, приводятся рекомендации по расчету наиболее массовых конструкций
печей (сводов, куполов, фундаментов и т.д.) и других тепловых агрегатов.
В Пособии даны
примеры расчета, охватывающие типичные случаи, встречающиеся в практике
проектирования.
Единицы физических
величин, приведенные в Пособии, соответствуют «Перечню единиц физических
величин, подлежащих применению в строительстве».
В таблицах
нормативные и расчетные сопротивления и модули упругости материалов приведены
в МПа (кгс/см2).
В Пособии использованы
буквенные обозначения и индексы к ним в соответствии с СТ СЭВ 1565-79. Основные
буквенные обозначения применяемых величин приведены в приложении 6.
Разработано НИИЖБ
Госстроя СССР (д-р техн. наук. проф. А.
Ф. Милованов - руководитель темы; кандидаты техн. наук В. Н. Горячев, В. М. Милонов, В. Н. Самойленко;Т. Н.
Малкина) с участием ВНИПИ Теплопроект Минмонтажспецстроя СССР (канд. техн. наук В. Г. Петров-Денисов; В.
А. Тарасова, Е. Н. Бальных), Макеевского ИСИ Минвуза
УССР (канд. техн. наук А.
П. Кричевский);Харьковского Промстройниипроекта Госстроя СССР
(кандидаты техн. наук И. Н.
Заславский, С. Л. Фомин).
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
1.1.Настоящее Пособие распространяется на проектирование
бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях
систематического воздействия повышенных (свыше 50 до 200 °С) и высоких (свыше 200 °С)
технологических температур (далее - воздействие температур).
Проектирование
железобетонных дымовых труб, резервуаров и фундаментов доменных печей, работающих при воздействии
температуры свыше 50 °С, должно производиться
с учетом дополнительных требований, предъявляемых к этим сооружениям соответствующими нормативными документами.
1.2.Выбор конструктивных решений должен производиться исходя из
технико-экономической целесообразности их применения
в конкретных условиях строительства с учетом максимального снижения
материалоемкости, трудоемкости и стоимости строительства, достигаемого путем:
применения
эффективных строительных материалов и конструкций;
снижения веса
конструкций;
наиболее полного
использования физико-механических свойств материалов;
использования
местных строительных материалов;
соблюдения
требований по экономному расходованию основных строительных материалов.
1.3.При проектировании зданий,
сооружений и тепловых агрегатов должны приниматься
четкие конструктивные схемы, обеспечивающие
необходимую прочность, устойчивость и пространственную неизменяемость
конструкции на всех стадиях возведения и при эксплуатации.
1.4.Элементы сборных конструкций должны отвечать условиям механизированного изготовления на
специализированных предприятиях.
При выборе
элементов сборных конструкций должны предусматриваться преимущественно
предварительно напряженные конструкции из высокопрочных бетонов и арматуры, а
также конструкции из легких бетонов, где их
применение не ограничивается требованиями других нормативных документов.
Целесообразно
укрупнять элементы сборных конструкций, насколько это позволяют грузоподъемность
монтажных механизмов, условия изготовления и транспортирования.
1.5.Для монолитных конструкций следует предусматривать
унифицированные размеры, позволяющие применять инвентарную опалубку, а также
укрупненные унифицированные пространственные
арматурные каркасы.
1.6.В сборных конструкциях особое внимание должно быть обращено на прочность и долговечность соединений.
Конструкции узлов
и соединений элементов должны обеспечивать надежную передачу усилий, прочность
самих элементов в зоне стыка, а также связь дополнительно
уложенного бетона в стыке с бетоном конструкции.
1.7.Конструкции рассматриваются как бетонные, если их прочность
в стадии эксплуатации обеспечивается одним бетоном.
1.8.Численные значения
расчетных характеристик бетона и арматуры, предельных величин ширины раскрытия
трещин и прогибов применяются только при проектировании; для оценки качества
конструкции следует руководствоваться требованиями соответствующих стандартов и
нормативных документов.
1.9 (1.1). Бетонные и железобетонные
конструкции, предназначенные для работы в
условиях воздействия повышенных температур,
следует предусматривать, как правило, из обычного бетона.
Фундаменты,
которые при эксплуатации постоянно подвергаются воздействию температуры
до 250 °С включ., допускается предусматривать
из обычного бетона.
Бетонные и железобетонные
конструкции, предназначенные для работы в условиях воздействия высоких
температур, следует предусматривать из жаростойкого бетона.
Несущие элементы
конструкций тепловых агрегатов, выполняемые из жаростойкого бетона, сечение
которых может нагреваться до температуры свыше 1000°С,
допускается принимать только после их опытной проверки.
Жаростойкие
бетоны в элементах конструкций тепловых агрегатов следует применять согласно
указаниям прил. 1.
В настоящем
Пособии приняты следующие наименования бетонов: обычный (ГОСТ 25192-82);
жаростойкий (ГОСТ 20910-82).
Классы по предельно
допустимой температуре применения жаростойкого бетона приведены в зависимости
от вида вяжущего, заполнителей, тонкомолотых добавок и отвердителя.
1.10 (1.2). Для конструкций,
работающих под воздействием температуры свыше 50 °С в условиях периодического
увлажнения паром, технической водой и конденсатом, необходимо соблюдать
требования пп. 1.19; 2.5;
2.10; 2.11; 2.13
и 5.14.
При невозможности
обеспечения указанных требований расчет таких конструкций допускается производить
только на воздействие температуры и нагрузки
без учета периодического увлажнения. При этом в расчете сечения не должны учитываться крайние слои бетона толщиной 20 мм с
каждой стороны, подвергающиеся замачиванию в течение 7 ч, и толщиной 50 мм при
длительности замачивания бетона более 7 ч или должна предусматриваться защита поверхности бетона от периодического замачивания.
Окрашенная
поверхность бетона или гидроизоляционные покрытия этих конструкций должны быть
светлых тонов.
1.11 (1.3).Циклический
нагрев - длительный температурный режим, при котором в процессе
эксплуатации конструкция периодически подвергается повторяющемуся нагреву с
колебаниями температуры более 30 % расчетной величины при длительности циклов от 3 ч до 30 дней.
Постоянный нагрев - длительный температурный режим, при котором в процессе
эксплуатации конструкция подвергается нагреву
с колебаниями
температуры до
30 % расчетной величины.
1.12 (1.4).При проектировании конструкций из жаростойких бетонов по ГОСТ 20910-82 необходимо учитывать дополнительные требования «Руководства по возведению
тепловых агрегатов из жаростойкого бетона» (М.:
Стройиздат, 1983) к исходным материалам для
жаростойких бетонов, подбору их состава и технологии приготовления, а также особенности
производства работ.
ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.13. Бетонные и железобетонные
конструкции, работающие в условиях
воздействия повышенных и высоких температур, должны удовлетворять требованиям
расчета по несущей способности (предельным состояниям первой группы) и по пригодности
к нормальной эксплуатации (предельным состояниям второй группы).
Расчет по
предельным состояниям первой группы должен
обеспечивать конструкции от:
хрупкого, вязкого
или иного характера разрушения (расчет по прочности с учетом, в необходимых случаях,
прогиба конструкции перед разрушением);
потери
устойчивости формы конструкции (расчет на устойчивость тонкостенных конструкций
и т.п.) или ее положения (расчет на опрокидывание и скольжение подпорных
стен, внецентренно нагруженных высоких
фундаментов, расчет на всплывание заглубленных
или подземных резервуаров, насосных станций и
т.п.);
усталостного
разрушения (расчет на выносливость конструкций, находящихся под воздействием многократно повторяющейся нагрузки подвижной
или пульсирующей; подкрановых балок, рамных
фундаментов и перекрытия под некоторые неуравновешенные машины и т.п.);
разрушения под
совместным воздействием силовых факторов и неблагоприятных влияний
внешней среды (периодического или постоянного воздействия агрессивной среды,
действия попеременного замораживания и
оттаивания и т.п.).
Расчет по предельным
состояниям второй группы должен обеспечивать конструкции от:
образования
трещин, а также чрезмерного или длительного раскрытия (если по
условиям эксплуатации образование или
длительное раскрытие трещин недопустимо);
чрезмерных
перемещений (прогибов, углов поворота, углов перекоса и колебаний).
1.14. Расчет по предельным состояниям конструкции в целом, а
также отдельных ее элементов, как правило, производится для всех стадий:
изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации, при этом
расчетные схемы должны отвечать принятым конструктивным решениям.
1.15 (1.5).При расчете бетонных и железобетонных
конструкций необходимо учитывать изменения механических и упругопластических свойств бетона и
арматуры в зависимости от температуры воздействия.
При этом усилия, деформации, образование,
раскрытие и закрытие трещин определяют с учетом воздействия нагрузки (включая
собственный вес) и температуры.
Расчетные схемы
и основные предпосылки для расчета бетонных и железобетонных конструкций должны
устанавливаться в соответствии с условиями их
действительной работы в предельном состоянии с учетом в необходимых случаях
пластических свойств бетона и арматуры, наличия
трещин в растянутом
бетоне, а также влияния усадки и ползучести бетона как при нормальной температуре, так и при воздействии повышенных и высоких температур.
1.16 (1.6).Расчет конструкций, работающих в условиях
воздействия повышенных и высоких температур,должен производиться на все возможные неблагоприятные сочетания нагрузок от собственного веса, внешней нагрузки и температуры с учетом длительности их действия и в случае необходимости - остывания.
Расчет
конструкций с учетом воздействия повышенных и высоких температур необходимо
производить для следующих основных расчетных стадий работы:
кратковременный
нагрев - первый разогрев конструкции до расчетной температуры;
длительный нагрев
- воздействие расчетной температуры в период эксплуатации.
Расчет статически
определимых конструкций по предельным состояниям первой и второй групп
(за исключением расчета по образованию трещин) следует
вести только для стадии длительного нагрева. Расчет по образованию трещин
необходимо производить для стадий кратковременного и длительного нагрева с
учетом усилий, возникающих от нелинейного распределения температуры бетона по высоте сечения элемента.
Расчет статически
неопределимых конструкций и их элементов
по предельным состояниям первой и второй групп должен производиться:
а)
на кратковременный нагрев конструкции по режиму согласно СНиП III-15-76,
когда возникают наибольшие усилия от воздействия температуры (см. п. 1.23). При этом жесткость элемента в конструкции определяется
согласно указаниям пп. 4.28
- 4.30 как от кратковременного действия всех нагрузок,
так и в зависимости от скорости нагрева;
б)
на длительный нагрев - воздействие на конструкцию
расчетнойтемпературы в период эксплуатации, когда происходит снижение прочности и жесткости элементов в
результате воздействия длительного нагрева и
нагрузки.
При этом жесткость
элементов определяется по указаниям пп. 4.28- 4.30 как для длительного
действия всех нагрузок.
Расчетная
технологическая температура принимается равной температуре среды
цеха или рабочего пространства теплового агрегата, указанной в задании на
проектирование.
Расчетные усилия
и деформации от кратковременного и длительного нагрева определяются по
указаниям п. 1.40 с учетом коэффициента
надежности по температуре.
1.17 (1.7).Величины нагрузок и воздействий, значения
коэффициентов надежности, коэффициентов сочетаний, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные длительные,
кратковременные, особые следует принимать в соответствии с требованиями СНиП II-6-74
с учетом дополнительных указаний: нагрузки, учитываемые при расчете по
предельным состояниям второй группы, должны приниматься согласно указаниям пп. 1.19
и 1.29. При этом к
длительным нагрузкам следует относить часть полной величины кратковременных
нагрузок, оговоренных в главе СНиП II-6-74, а вводимая в расчет кратковременная нагрузка
принимается уменьшенной на величину, учтенную в длительной нагрузке.
Коэффициенты сочетаний и другие коэффициенты
снижения нагрузок относятся к полной величине кратковременных нагрузок.
Нагрузки и
воздействия температуры, учитываемые при расчете конструкции по предельным
состояниям первой и второй групп, следует принимать по табл. 1
и 2.
Таблица 1
Комментарии (0)
Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться