ar-net.ruгде: (1/r)t - кривизна оси элемента от изменения температуры, которую определяют по формулам (6.40), (6.42), (6.44), (6.47), (6.49);
D-жесткость сечения, определяемая по формуле (8.143) СП 63.13330.
6.33Момент при остывании от усадки и ползучести бетона определяют по формуле (6.49), считая кривизну равной сумме кривизн оси элемента при остывании от усадки и от ползучести бетона. Кривизну оси элемента при остывании от усадки бетона вычисляют по формуле (6.40) и от ползучести бетона по формуле
(6.52)где: Мt и Mt' – моменты, возникающие соответственно при кратковременном и длительном воздействии температуры.
Наибольшие температурные моменты возникают при первом кратковременном нагреве. При повторных кратковременных нагревах и длительном нагреве температурные моменты меньше, чем при первом нагреве.
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 3 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.
6.35 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
Mош = Мо + 0,5Мt (6.53)
где: Мош, 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.
7. Расчет элементов бетонных и железобетонных конструкций по предельным состояниям первой группы
Расчет бетонных элементов по прочности
Основные положения
7.1 Расчет по прочности элементов бетонных конструкций, подвергающихся воздействию повышенных и высоких температур, должен производиться 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, должны производиться 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 указаниям 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 сумма эксцентриситетов продольной силы: определяемого из статического расчета конструкции и случайного еа,, определяемого по указаниям 4.17.
Если деформации от нагрева уменьшают эксцентриситет продольной сипы ео, то их не учитывают в дальнейшем расчете.
Внецентренно сжатые бетонные элементы
7.2 Расчет внецентренно сжатых бетонных элементов, подвергающихся равномерному и неравномерному нагреву по высоте сечения с температурой бетона наиболее нагретой грани до 400°С, необходимо выполнять по формулам (7.1) и (7.3) СП 63.13330.2012, в которыхвместо расчетного сопротивления бетона Rb принимается Rb,tem, вычисляемое по формуле (5.1) с учетом коэффициент условий работы бетона gbt, приведенного в таблице 5.2, в зависимости от средней температуры бетона сжатой зоны сечения.
При неравномерном нагреве по высоте сечения с температурой бетона наиболее нагретой грани более 400°С расчет внецентренно сжатых элементов следует производить с учетом различия прочности бетона по высоте сечения. Сечение по высоте разделяют на две части, нагретых до температуры менее и более 400°С.
7.3 Проверка прочности внецентренно сжатых бетонных элементов с учетом сопротивления бетона растянутой зоны должна производиться по формулам (7.4) и (7.5) СП63.13330.2012, 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 i, входящий в формулы (7.4) и (7.5) СП63.13330.2012 рассчитывают по формулам (7.6) и (7.7), принимая момент инерции сечения I равным Ired, который следует определять по указаниям 6.16-6.21 без учета арматуры.
Изгибаемые бетонные элементы
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 должен производиться из условия (7.8) СП63.13330, 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 выше 400°С момент сопротивления сечения W следует определять с учетом характеристик приведенного сечения по указаниям 6.22-6.25.
7.5 Расчет элементов бетонных конструкций на местное сжатие (смятие) должны производить по СП 63.13330 и дополнительным указаниям 7.22.
Расчет железобетонных элементов по прочности
7.6 Железобетонные элементы, работающие в условиях повышенных и высоких температур рассчитывают по прочности на действие изгибающих моментов, продольных сил, поперечных сил, крутящих моментов и на местное действие нагрузки (местное сжатие и продавливание) на основе положений СП 63.13330 с учетом дополнительных указаний настоящего свода правил.
Расчет по прочности сечений, нормальных к продольной оси элемента
7.7 Во всех формулах СП 63.13330 вместо расчетных сопротивлений бетонаRb следует принимать Rb,tеm, определяемое по формуле (5.1) с учетом коэффициента условий работы бетона gbt по таблице 5.2:
для элементов прямоугольного и кольцевого сечений, а также тавровых сечений с полкой в растянутой зоне — в зависимости от средней температуры бетона сжатой зоны сечения;
для двутавровых и тавровых сечений с полкой в сжатой зоне — в зависимости от средней температуры бетона отдельно сжатой зоны ребра и сжатых свесов полки.
Среднюю температуру бетона сжатой зоны прямоугольных сечений при xR допускается принимать по температуре бетона, расположенного на расстоянии 0,2h0 от сжатой грани сечения. Если x =xRh0 или сечение полностью сжато (x=h), коэффициент условий работы бетона gbt допускается принимать в зависимости от температуры бетона, расположенного на расстоянии 0,5х от сжатой грани сечения.
При расчете на нагрузку наибольшая температура бетона сжатой зоны сечения элемента не должна превышать предельно допустимой температуры применения бетона, указанной в ГОСТ 20910. Полка, расположенная в растянутой зоне, в расчете не учитывается.
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 gst 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).
7.9 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 Еbt при длительном действии температуры и нагрузки (по формуле 5.6).
Вместо начального модуля упругости арматуры Esв формулах СП 63.13330 cледует принимать Est (по формуле 5.19).
7.10 При определении граничного значения относительной высоты сжатой зоны бетона xR по формуле (8.1) СП63.13330.2012, значения относительной деформации сжатого бетона при кратковременном нагружении eb2 при напряжениях, равных Rb,tem, следует принимать по таблице 5.5.