Проектирование зданий в особых условиях строительства и эксплуатации. Анотонов В.М - 130 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Зависимость прочностных характеристик материалов от температуры Т определяют экспериментально. Критической
температурой Т* называется температура прогрева, при которой происходит разрушение напряжений конструкции.
Прочность материала R
н
при нагреве до температуры Т снижается до значения R(T)
)()(
н
TRTR γ
=
, (11.2)
где
()
Тγ – коэффициент снижения начального сопротивления материала R
н
.
Разрушение нагруженной железобетонной конструкции обычно связано с потерей прочности арматуры при достижении
критической температуры Т*.
11.2 ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР НА
БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
В ряде случаев они работают в условиях систематического воздействия повышенных (50 … 200) и высоких (> 200 °С)
технологических температур [22, 24, 43]. К ним предъявляются дополнительные требования.
В первом случае применяют, как правило, обычный бетон, во втором – высокопрочный. Различают постоянный нагрев, при
котором в процессе эксплуатации конструкция подвергается нагреву с колебанием температуры до 30 % расчетной величины и
циклический, когда конструкция периодически подвергается повторяющемуся нагреву с колебанием температуры боле 30 %
расчетной величины при частоте циклов от 3 ч до 15 дней.
При действии высоких температур свободная вода в бетоне испаряется с поверхности слоев и образуются усадочные
трещины. Потеря химически связанной воды из гидросиликата кальция наблюдается при t > 100 °C. Прочность бетона
снижается в соответствии с количеством потерянной воды [43]. При t > 400 °C силикат кальция разлагается с образованием
негашеной извести и окиси кремния.
В глиноземистом цементе при t > 100 °C происходит потеря химически связанной воды из гидроалюмината кальция, а при
t > 400 °C начинается разложение цемента с образованием алюмината кальция и окиси алюминия, более устойчивых, чем окись
кальция, образующаяся при разложении портландцемента. Этим объясняются огнеупорные свойства глиноземистого цемента,
применяемого для производства огнеупорного бетона.
Заполнители из изверженных пород (гранита, базальта и т.п.) достаточно устойчивы при t < 1000 °C. Кремнистые
заполнители при критических температурах (250 и 575 °С) резко увеличивают свой объем, что может вызвать разрушение
бетона. Искусственные легкие заполнители (вспученные глины, спекшаяся зола, доменный шлак и т.п.) изготавливаются при t >
1000 °C, поэтому они устойчивы при температурах ниже этого уровня.
Конструкции должны удовлетворять требованиям расчета по первой и второй группам предельных состояний на стадиях
изготовления, транспортирования, возведения и эксплуатации. При этом необходимо учитывать изменения физико-
механических и упругопластических свойств бетона и арматуры в зависимости от температуры. Расчет должен производиться
на всевозможные неблагоприятные сочетания нагрузок: собственного веса, внешней нагрузки и воздействия температуры с
учетом длительности их действия.
Расчет статически определимых конструкций по предельным состояниям первой и второй группы (за исключением
расчета по образованию трещин) производят только на длительный нагрев (воздействия расчетной температуры в период
эксплуатации). При расчете по образованию трещин делают проверки на кратковременный (первый разогрев конструкций до
расчетной температуры) и длительный нагрев.
Статически неопределимые конструкции и их элементы рассчитывают по первой и второй группам предельных состояний
на кратковременный нагрев, когда возникают наибольшие усилия от воздействия температуры; на длительный нагрев, когда
происходит значительное снижение прочности и жесткости. При расчете на особое сочетание нагрузок температурные усилия
не учитываются.
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ В СЕЧЕНИЯХ КОНСТРУКЦИЙ ОПРЕДЕЛЯЮТ ИЗ
ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ДЛЯ УСТАНОВИВШЕГОСЯ РЕЖИМА ТЕПЛОВОГО ПОТОКА.
ПОЛОЖЕНИЕ ЦЕНТРА ТЯЖЕСТИ, СЖАТОЙ ЗОНЫ БЕТОНА, СТАТИЧЕСКИЙ МОМЕНТ И
МОМЕНТ ИНЕРЦИИ ОПРЕДЕЛЯЮТ, ПРИВОДЯ ВСЕ СЕЧЕНИЕ К НЕ НАГРЕТОМУ, БОЛЕЕ
ПРОЧНОМУ БЕТОНУ. ПРИНИМАЮТ ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО
ВЫСОТЕ СЕЧЕНИЯ. РАССМАТРИВАЕМЫЙ ЭЛЕМЕНТ РАЗБИВАЮТ ПО ВЫСОТЕ НЕ МЕНЬШЕ
ЧЕМ НА ЧЕТЫРЕ ЧАСТИ. НАИБОЛЬШЕЕ РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ТЕМПЕРАТУРНО-
УСАДОЧНЫМИ ШВАМИ НАЗНАЧАЮТСЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА КОНСТРУКЦИЙ,
РАСПОЛОЖЕНИЯ (ВНУТРИ ИЛИ НА ОТКРЫТОМ ВОЗДУХЕ), РЕЖИМА ЭКСПЛУАТАЦИИ
(ВНУТРИ ОТАПЛИВАЕМЫХ ЗДАНИЙ ИЛИ НА ОТКРЫТОМ ВОЗДУХЕ), РАСЧЕТНОЙ
ТЕМПЕРАТУРЫ МАТЕРИАЛА КОНСТРУКЦИИ И ГРУНТА (НАИБОЛЕЕ ХОЛОДНОЙ
ПЯТИДНЕВКИ), РАССТОЯНИЯ ОТ ВЕРХА ФУНДАМЕНТА ДО НИЗА НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ.
ТЕМПЕРАТУРА НАГРЕВА ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОЙ АРМАТУРЫ НЕ ДОЛЖНА
ПРЕВЫШАТЬ ПРЕДЕЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ ПО [59].
По данным экспериментальных исследований при нагреве бетона с 20° до 100° С его прочность снижается на 5 … 10 %;
при увеличении температуры от 100° до 300 °С – повышается на 5 %; с 300° до 400 °С – понижается на 15 % ; при 500 °С – на 34
%; при 600 °С – на 55 %. Часто причиной пожара являются взрывы. В таком случае высокотемпературное влияние пожара и
интенсивная динамическая нагрузка вызывают более значительные материальные потери, чем отдельно взрыв и пожар. Так,
предварительный нагрев цементного камня вызовет полную потерю динамического упрочнения. Динамический расчет

Страницы