Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях воздействия повышенных и высоких температур (к СНиП 2.03.01

Доступные файлы (2):

n1.doc	3423kb.	11.08.2005 13:23	скачать
n2.doc			скачать

n1.doc

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 25

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

1.32. Расчет предварительно напряженных конструкций, работающих в условиях воздействия повышенных и высоких температур, должен производиться в соответствии с требованиями #M12293 0 871001237 3704477087 78 23943 2558592988 2685059051 3363248087 4294967268 584910322СНиП 2.03.04-84#S, #M12293 1 1200027538 1259886333 4294960680 3926272230 2352223612 3459269923 2447809331 1261054965 4294958475Пособия по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций тяжелого бетона (к СНиП 2.03.01-84)#S и с учетом указаний пп.1.33-1.38.
1.33 (#M12293 2 871001237 77 24263 1523759360 3235511612 3827856476 3358168069 1388859355 28271.19#S). Температура нагрева предварительно напряженной арматуры не должна превышать предельно допустимой температуры ее применения, указанной в табл.24.
1.34 (#M12293 3 871001237 77 24568 3639046317 1269091311 4294967294 1092643027 4294967294 34466315001.20#S). Сжимающие напряжения в бетоне

в стадии предварительного обжатия не должны превышать (в долях от передаточной прочности бетона

#G00,70		при	50	°С	нагрева
0,60	"	"	100	"	"
0,50	"	"	150	"	"
0,40	"	"	250	"	"

В случае необходимости величина сжимающих напряжений в бетоне может быть повышена при обеспечении надежной работы конструкции от воздействия предварительного напряжения, нагрузки и температурных усилий.
1.35 (#M12293 0 871001237 77 24569 3923926287 2733740398 2027021988 3970873280 1269091311 13888593551.21#S). Полная величина потерь предварительного напряжения арматуры, учитываемая при расчете конструкций, работающих в условиях воздействия температуры выше 50 °С, определяется как сумма потерь:
основных - при нормальной температуре;
дополнительных - от воздействия температуры выше 50 °С.
Основные потери предварительного напряжения арматуры для конструкций из обычного бетона состава N 1 и жаростойкого бетона составов N 2, 3, 6, 7, 10 и 11 по табл.11 следует определять как для тяжелого бетона по табл.5 #M12293 1 871001190 3704477087 78 23943 2465715556 2685059051 3363248087 4294967268 584910322СНиП 2.03.01-84#S. Величину потерь от усадки жаростойкого бетона следует принимать на 10 МПа больше указанных в табл.5 (поз. 8а, б, в) #M12293 2 871001190 3704477087 78 23943 2465715556 2685059051 3363248087 4294967268 584910322СНиП 2.03.01-84#S.
При вычислении коэффициента

по формуле (5) #M12293 3 871001190 3704477087 78 23943 2465715556 2685059051 3363248087 4294967268 584910322СНиП 2.03.01-84#S время в сутках следует принимать: при определении потерь от ползучести - со дня обжатия бетона и от усадки - со дня окончания бетонирования до нагрева конструкции.
Дополнительные потери предварительного напряжения арматуры должны приниматься по табл.7.

Таблица 7

#G0Фактор, вызывающий дополнительные потери предварительного напряжения в арматуре при ее нагреве	Величина дополнительных потерь предварительного напряжения, МПа
Усадка обычного бетона состава N 1 и жаростойкого бетона составов N 2, 3, 6, 7, 10 и 11 по табл.11 при нагреве:
кратковременном	40
длительном постоянном	80
длительном циклическом (см. п.1.4)	60
Ползучесть обычного бетона состава N 1 и жаростойкого бетона составов N 2, 3, 6, 7, 10 и 11 по табл.11:
естественной влажности при нагреве:
кратковременном	10
длительном постоянном	15
длительном циклическом	18
сухого при нагреве:
кратковременном	4
длительном постоянном	6
длительном циклическом	8
Релаксация напряжений арматуры:
проволочной классов B-II, Вр-II, К-7, К-19	0,0012
стержневой классов A-IV, A-V, A-VI, Aт-IV, Aт-V, Aт-VI	0,001
Разность деформаций бетона и арматуры от воздействия температуры

Обозначения, принятые в таблице:

- разность между температурой арматуры при эксплуатации, определяемой теплотехническим расчетом по указаниям пп.1.47-1.53 и температурой арматуры при натяжении, которую допускается принимать равной 20 °С;

- коэффициент, принимаемый по табл.20 в зависимости от температуры бетона на уровне напрягаемой арматуры и длительности нагрева;

- модуль упругости арматуры, принимаемый по табл.37;

- коэффициенты, принимаемые по табл.35 в зависимости от температуры арматуры.
Примечания: 1. Потери предварительного напряжения от релаксации напряжений арматуры принимаются для кратковременного и длительного нагрева одинаковыми и учитываются при температуре арматуры свыше 40 °С.
2. Потери предварительного напряжения арматуры от разности деформаций бетона и арматуры учитываются в элементах, выполненных из обычного бетона при нагреве арматуры свыше 100 °С и в элементах из жаростойкого бетона при нагреве арматуры свыше 70 °С.
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 учитываются.
4. Потери от ползучести бетона при натяжении в двухосном направлении следует уменьшить на 15%.

1.36 (#M12293 0 871001237 77 24570 971260297 848584209 1269091289 4294967294 1092643027 28221.22#S-#M12293 1 871001237 77 24571 4188959417 2751345136 2000573776 3867534463 3827856476 21977842721.23#S). Величины установившихся напряжений в бетоне

на уровне центра тяжести напрягаемой арматуры наиболее обжимаемой зоны после проявлений всех основных потерь определяются по формуле

, (16)
где

- момент от собственного веса элемента;

- усилие предварительного обжатия;

- эксцентриситет усилия

относительно центра тяжести приведенного сечения;

- расстояние от усилия

до центра тяжести сечения.
Геометрические характеристики приведенного сечения предварительно напряженного железобетонного элемента (

) определяются по требованиям п.1.28 с учетом продольной предварительно напряженной арматуры

и влияния температуры на снижение модулей упругости арматуры и бетона.
1.37 (#M12293 0 871001237 77 24572 2128621519 3154 661480475 2462529819 4294967294 15424370041.24#S). Усилия от воздействия температуры в статически неопределимых предварительно напряженных конструкциях находят по указаниям пп.1.45 и 1.46.
При определении усилий от воздействия температуры жесткость элемента вычисляют по указаниям пп.4.28 и 4.29.
1.38 (#M12293 1 871001237 77 24573 4292900552 2054173416 1696543308 2284045718 3827856476 21977842721.25#S). При определении общего прогиба предварительно напряженного железобетонного элемента необходимо учитывать прогиб, вызванный неравномерным нагревом бетона по высоте сечения элемента, по указаниям п.4.26.

ДЕФОРМАЦИИ И УСИЛИЯ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

1.39 (#M12293 0 871001237 77 24574 4179239484 3941233749 3850043571 905477370 4 27622742501.26#S). Расчет деформаций, вызванных нагреванием и охлаждением бетонных и железобетонных элементов, должен производиться в зависимости от наличия трещин в растянутой зоне бетона и распределения температуры бетона по высоте сечения элемента.
1.40 (#M12293 1 871001237 77 24575 4291814449 2557595866 1789832816 4 3598915184 2903659401.27#S). Для участков бетонного и железобетонного элемента, где в растянутой зоне не образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента, деформации от нагрева следует рассчитывать согласно следующим указаниям:
а) сечение элемента приводится к более прочному бетону по указаниям п.1.28, удлинение

оси элемента и ее кривизну

определяют по формулам:

; (17)

. (18)
Удлинение

оси

-той части бетонного сечения и ее кривизну

(черт.2) определяют по формулам:

; (19)

. (20)
Удлинение

соответственно арматуры

находят по формулам:

; (21)

. (22)
В формулах (17)-(22):

принимают по указаниями п.1.28;

- коэффициенты, принимаемые по табл.20 в зависимости от температуры бетона более и менее нагретой грани

-той части сечения;

- коэффициент, принимаемый по табл.35 в зависимости от температуры арматуры

;

- коэффициент надежности по температуре, принимаемый при расчете по предельным состояниям: первой группы - 1,1; второй группы - 1,0.

Черт.2. Схемы распределения

- температуры бетона;

- деформации удлинения от нагрева;

- напряжения в бетоне от нагрева;

- деформации укорочения от остывания;

- напряжения в бетоне от остывания при нелинейном изменении

температур по высоте бетонного сечения элементов. Ц.Т. - центр тяжести приведенного сечения

При расчете бетонного сечения в формулах (17) и (18) удлинение арматуры

не учитывается;
б) при неравномерном нагреве бетона с прямолинейным распределением температуры по высоте сечения элемента (черт.3,

) удлинение оси элемента

и ее кривизну

допускается определять по формулам:

; (23)

, (24)
где

- температура бетона менее и более нагретой грани сечения, определяемая теплотехническим расчетом согласно указаниям пп.1.47-1.53;

- коэффициенты, принимаемые в зависимости от температуры бетона менее и более нагретой грани сечения по табл.20.
1.41(1.28). Для участков бетонного или железобетонного элемента, где в растянутой зоне бетона не образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента, деформации от остывания следует рассчитывать согласно следующим указаниям:
а) сечение элемента приводится к более прочному бетону согласно указаниям п.1.28; от усадки и ползучести бетона укорочение

оси элемента и ее кривизну

определяют по формулам:

; (25)

. (26)
Укорочение

, оси

-той части бетонного сечения и ее кривизну

определяют по формулам:

; (27)

. (28)
В формулах (25)-(28):

принимают по указаниям п.1.28.

- по указаниям п.1.40;

- см. черт.2;

- коэффициенты, принимаемые по табл.21 в зависимости от температуры более и менее нагретой грани

-той части сечения;

- деформации ползучести бетона в

-той части сечения определяют по формуле (29) со знаком "минус":

, (29)

- напряжения сжатия в бетоне

-той части сечения от усилий, вызванных температурой и нагрузкой при нагреве, определяемые по формулам (32) и (33), в которых коэффициент

, принимается по табл.18 для кратковременного нагрева с подъемом температуры на 10 °С/ч;

- коэффициент, принимаемый по табл.16 в зависимости от температуры

-той части сечения;

- коэффициент, принимаемый по табл.18 в зависимости от температуры

-той части сечения для длительного нагрева;
б) при остывании неравномерно нагретого бетона с прямолинейным распределением температуры по высоте сечения элемента от усадки бетона укорочение

оси элемента и ее кривизну

допускается определять по формулам:

; (30)

, (31)
где

- коэффициенты, принимаемые по табл.21 в зависимости от температуры бетона менее и более нагретой грани сечения;

- принимают по указаниям п.1.40.
1.42 (#M12293 0 871001237 77 24577 4291814449 2557595866 1789832816 4 3598915184 2903659401.29#S). Для участков бетонного и железобетонного элемента, где в растянутой зоне бетона не образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента, напряжения в бетоне грани

-той части сечения следует определять:
растяжения при нагревании от нелинейного распределения температуры по формуле

; (32)
сжатия при нагревании от кратковременных усилий по формуле

, (33)
растяжения при остывании от усадки и ползучести бетона по формуле

, (34)
где

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

- принимаются по указаниям пп.1.40 и 1.41;

- принимается по табл.17;

- коэффициенты, принимаемые по табл.21, 16 и 18 в зависимости от температуры бетона грани

-той части сечения;

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

- принимают соответственно по указаниям пп.1.28 и 4.28;

- определяют соответственно по формулам (29), (25) и (26).
Если в формуле (32) напряжения имеют знак "минус", то в бетоне возникают напряжения сжатия и

заменяется

.
1.43 (#M12293 0 871001237 77 24882 4291814449 2557595866 3598915184 290365940 4294868701 42949672941.30#S). Для участков железобетонного элемента, где в растянутой зоне образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента, деформации от нагрева следует рассчитывать согласно следующим указаниям:
а) для железобетонного элемента с трещинами в растянутой зоне, расположенной у менее нагретой грани сечения (черт.3,

), удлинение

оси элемента и ее кривизну

определяют по формулам:

; (35)

; (36)
б) для участков железобетонного элемента с трещинами в растянутой зоне бетона, расположенной у более нагретой грани сечения (черт.3,

), удлинение

оси элемента определяется по формуле (35) и ее кривизну

- по формуле

; (37)
в) для участков железобетонного элемента с трещинами по всей высоте сечения (черт.3,

) удлинение

оси элемента и ее кривизну

определяют по формулам:

; (38)

. (39)

Черт.3. Схемы распределения температур (1), деформаций от неравномерного нагрева (2) и остывания (3) при

прямолинейном изменении температур по высоте сечения элементов

- бетонного и железобетонного без трещин;

- железобетонного с трещинами в растянутой зоне, расположенной у

менее нагретой грани;

- то же, у более нагретой траки;

- железобетонного с трещинами по всей высоте сечения;

Ц.Т. - центр тяжести приведенного сечения

В формулах (35)-(39):

- температура арматуры

;

- температура бетона сжатой грани сечения;

- коэффициенты, определяемые по формуле (74) для арматуры

;

- коэффициент, принимаемый по табл.20 в зависимости от температуры бетона более или менее нагретой грани сечения;

- принимается по указаниям п.1.40;

- толщина защитного слоя более нагретой грани сечения;
г) при равномерном нагреве железобетонного элемента кривизну

оси элемента допускается принимать равной нулю. В железобетонных элементах из обычного бетона при температуре арматуры до 100 °С и из жаростойкого бетона при температуре арматуры до 70 °С для участков с трещинами в растянутой зоне бетона допускается определять удлинение оси элемента

и ее кривизну

по формулам (23) и (24) как для бетонных элементов без трещин.
1.44 (#M12293 0 871001237 77 24883 4291814449 2557595866 3923442195 980596338 4294868701 42949672941.31#S). Для участков железобетонных элементов, где в растянутой зоне образуются трещины, нормальные к продольной оси элемента от усадки бетона, при остывании укорочение

оси элемента и ее кривизну

допускается находить по формулам (30) и (31).
1.45 (#M12293 1 871001237 77 24884 1115402981 15786937 4294967294 1542437004 3461788567 34493164311.32#S). Определение усилий в статически неопределимых конструкциях от воздействия температуры должно производиться по формулам строительной механики с принятием действительной жесткости сечения.
Методика определения неизвестных, составление канонических уравнений перемещений, получение окончательных эпюр такие же, как и при расчете статически неопределимых конструкций на воздействие внешней нагрузки.
Если определение усилий от воздействия температуры в плоской статически неопределимой системе производится методом сил, то канонические уравнения имеют вид

(40)
где

,+,

- соответственно лишние неизвестные усилия основной системы;

- перемещение в основной системе в направлении 1, вызываемое единичной силой, действующей в направлении 1, 2 и

;

- перемещения в основной системе в

-м направлении, вызываемые единичной силой, действующей в направлении 1, 2 и

;

- перемещение в основной системе в направлении 1 и

, вызываемое воздействием температуры.
Перемещение

в основной системе в

-том направлении, вызванное воздействием температуры, равно:

, (41)
где

- изгибающий момент и продольная сила в сечении

элемента основной системы от действия в

-том направлении соответствующей единичной силы;

- кривизна и удлинение элемента в сечении

, вызванные воздействием температуры, определяемые согласно указаниям пп.1.40 и 1.43.
Единичное перемещение

в направлении

, вызванное силой, равной единице, действующей в направлении

, определяется по формуле

, (42)
где

- жесткость и приведенная площадь элемента в сечении

, определяемые согласно указаниям пп.1.28, 4.28 и 4.29.
При определении жесткости сечений элемента следует учитывать усилия от нагрузки и воздействия температуры согласно требованиям табл.1 и 2.
Удлинение

оси элемента и ее кривизну

от воздействия температуры следует вычислять согласно указаниям пп.1.39-1.43.
При расчете железобетонных элементов, работающих на изгиб, а также на сжатие и растяжение, когда

, с достаточной для расчета точностью, в формулах (41) и (42) второй интеграл можно принимать равным нулю. Для вычисления величин

по формулам (41) и (42) рекомендуется следующая упрощенная методика. Элемент по длине разбивается на

участков и на каждом участке

определяются жесткость

и кривизна

в зависимости от наличия в сечении трещин и действующих усилий:

, (43)

, (44)
где

- жесткость посередине длины каждого участка, определяемая с учетом наличия трещин и усилий от нагрузки и температуры согласно указаниям пп.4.28 и 4.29;

- изгибающие моменты посередине длины каждого участка от действия единичной силы;

- кривизна на каждом участке, определяемая согласно указаниям пп.1.40 и 1.43.
Величины жесткости и кривизны зависят от усилий, вызванных температурой, поэтому расчет статически неопределимых железобетонных конструкций на воздействие температуры необходимо выполнять методом последовательных приближений до тех пор, пока величина усилия, полученная в последнем приближении, будет отличаться от усилий предыдущего приближения не более чем на 5%.
Расчет усилий в статически неопределимых конструкциях, как правило, следует выполнять с применением ЭВМ. При использовании малых вычислительных машин и при ручном счете допускается принимать приведенные постоянными по длине элемента жесткость сечения

, удлинение оси

и ее кривизну

.
Приведенная жесткость сечения определяется по формуле

. (45)
Приведенное удлинение

оси элемента и ее кривизну

от нагрева определяют по формулам:

; (46)

. (47)
В формулах (45)-(47):

- жесткость сечения элемента с трещинами в растянутой зоне в месте действия наибольшего изгибающего момента

, определяемая по указаниям п.4.29;

- жесткость сечения элемента без трещин, определяемая по указаниям п.4.28;

; (48)
при

;

- наибольший изгибающий момент и момент, воспринимаемый сечением, нормальным к продольной оси элемента при образовании трещин, который определяется по указаниям п.4.4:

- основание натуральных логарифмов;

- удлинение и кривизна оси элемента без трещин от воздействия температуры, определяемые по указаниям п.1.40;

- удлинение и кривизна оси элемента с трещинами в растянутой зоне, определяемые по указаниям п.1.43.
Расчет статически неопределимых железобетонных конструкций при температурном воздействии рекомендуется выполнять в следующем порядке:
а) составляется расчетная схема конструкции с указанием всех геометрических размеров элементов, действующих нагрузок и температур. Назначаются класс и вид бетона, класс арматуры;
б) задается минимальное армирование сечений элементов

конструкций по формуле

; (49)
в) вычисляются моменты, которые могут воспринять различные сечения элементов конструкции при заданных размерах сечений, проценте армирования, прочности бетона и температуре;
г) определяется удлинение

оси, кривизна

элементов, вызванные воздействием температуры.
Если по условию эксплуатации допускается образование трещин в элементах, величины

определяют как для сечений без трещин, так и для сечений с трещинами согласно указаниям пп.1.40 и 1.43;
д) вычисляется жесткость сечений элементов, при эксплуатации которых образование трещин маловероятно, согласно указаниям п.4.28;
е) для элементов, при эксплуатации которых возможно образование трещин, по формулам (299) или (300) вычисляется жесткость сечения с трещинами. При вычислении жесткости предполагается, что в сечении действует момент

;
ж) для элементов, работающих с трещинами, при ручном расчете вычисляются приведенные жесткость сечения, удлинение оси и кривизна элемента по формулам (45)-(47);
з) по формулам строительной механики вычисляют коэффициенты и составляют канонические уравнения;
и) решают уравнения и находят неизвестные;
к) при различном сочетании температуры и нагрузки определяют моменты, продольные и поперечные силы в сечениях элементов конструкции;
л) полученный момент в рассматриваемом сечении элемента от действия температуры и нагрузки должен равняться или быть несколько меньше момента, который может воспринять сечение. Если полученный момент будет больше, то необходимо увеличить армирование или размеры сечения и провести повторный расчет.
1.46 (#M12293 0 871001237 77 24885 3198742865 1368255772 3154 2271728640 3235511612 10926430221.33#S). Изгибающий момент от неравномерного нагрева бетона по высоте сечения при равномерном нагреве бетона по длине элемента, заделанного на опоре от поворота, а также в замкнутых рамах кольцевого, квадратного и прямоугольного очертания, имеющих одинаковые сечения, определяют по формуле

, (50)
а изгибающий момент при остывании от усадки и ползучести бетона

, (51)
где

- температурная кривизна оси элемента от кратковременного или длительного нагрева, определяемая по указаниям пп.1.40 и 1.43;

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

определять по формуле

, (52)
где

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

- кривизна оси элемента при остывании от ползучести бетона, определяется по формуле (53) со знаком "минус":

. (53)

- температурные моменты соответственно для кратковременного и длительного нагрева, определяются по формуле (50), принимая температурную кривизну для кратковременного нагрева при значении

по табл.20 для подъема температуры на 10 °С/ч и более независимо от длительности нагрева;

- жесткость сечения, определяемая по указаниям пп.4.28 и 4.29; в формуле (50) вычисляется для кратковременного и длительного нагрева, а в формулах (51) и (53) - для кратковременного нагрева со скоростью 10 °С/ч и более независимо от длительности нагрева.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 25