
- •Содержание
- •Расчетные характеристики бетона и арматуры при нагреве……………...6
- •Определение деформаций и усилий, вызванных действием температур……………………………………………………………………………10
- •Основные положения расчета конструкций с учетом температурных воздействий……………………………………………………………….……13
- •Введение
- •2. Железобетонные конструкции, эксплуатируемые в условиях систематического воздействия высоких технологических температур
- •Расчетные характеристики бетона и арматуры при нагреве
- •Определение деформаций и усилий, вызванных действием температуры
- •Аннотация
- •Список литературы
Определение деформаций и усилий, вызванных действием температуры
Распределение температур в железобетонных конструкциях при установившемся потоке тепла рассчитывают методами строительной теплотехники. Температуру арматуры в сечениях железобетонных элементов принимают равной температуре бетона в месте ее расположения.
При линейном распределении температур по высоте сечения свободную температурную деформацию εt элемента определяют на уровне оси, проходящей через центр тяжести сечения, а кривизну оси при изгибе 1/rt принимают равной тангенсу угла наклона на эпюре деформаций:
в железобетонном элементе без трещин (рисунок 3, а):
(8)
(9)
в железобетонном элементе с трещинами в растянутой зоне при расположении растянутой зоны у менее нагретой грани (рисунок 3, б):
(10)
в железобетонном элементе с трещинами в растянутой зоне и расположении растянутой зоны у более нагретой грани (рисунок 3, в) εt определяют по формуле:
(11)
Здесь tb, tb1, ts - температура нагрева бетона и арматуры; γt - коэффициент перегрева, принимаемый равным 1,1 при расчете по первой группе предельных состояний и равный 1 при расчете по второй группе предельных состояний; y, ys - расстояния от оси, проходящей через центр тяжести сечения до наименее нагретой грани и до точки приложения усилия в растянутой арматуре.
Рисунок 3. Расчетные схемы распределения температуры и температурных удлинений в сечениях
а – бетонном, б – железобетонном с растянутой зоной у менее нагретой грани; в – то же у более нагретой грани; 1 – распределение температуры; 2 - распределение температурных удлинений
Прогиб элемента, вызванный неравномерным нагревом:
ft = st(1/rt)l2 (12)
Коэффициент st зависит от условий закрепления элемента по краям; при свободномопиранииst = 1/8.
Температурный момент от неравномерного нагрева в элементах, заделанных на опоре, а также в замкнутых рамах с одинаковыми сечениями:
(13),
где В – жесткость элемента
Основные положения расчета конструкций с учетом температурных воздействий
Конструкции, находящиеся в условиях воздействия температур, рассчитывают на возможные неблагоприятные сочетания усилий от кратковременного и длительного воздействия температуры, собственного веса и внешней нагрузки.
Статически определимые конструкции рассчитывают на действие длительного нагрева, а статически неопределимые проверяют на действие первого кратковременного нагрева, когда возникают максимальные температурные усилия, и на действие длительного нагрева после снижения прочности и жесткости элементов.
Расчет по первой группе предельных состояний - по прочности - ведется на действие расчетных нагрузок, по выносливости — на действие нагрузок с коэффициентом надежности γt = 1. Расчет по второй группе предельных состояний ведется на действие нагрузок с коэффициентом надежности γt = 1. Усилия от температуры вводят в расчет с коэффициентом перегрева γt (см. выше).
Расчетные и нормативные сопротивления бетона и арматуры вводят в расчеты по первой и второй группам предельных состояний сниженными в зависимости от температуры и длительности нагрева конструкции.
Расчетные сопротивления бетона сжатию устанавливают в зависимости от средней температуры сжатой зоны, для тавровых сечений — в зависимости от средней температуры свесов полки.
В расчетах по образованию трещин сопротивление бетона растяжению при кратковременном нагреве Rbt,serγbt и при длительном нагреве Rbt,serγbtlопределяют для температуры нагрева бетона на уровне растянутой арматуры. В этих расчетах геометрические характеристики приведенного сечения определяют с учетом влияния температуры.
Ширину раскрытия трещин, нормальных к продольной оси элемента, вызванных действием температуры, собственного веса и внешней нагрузки, определяют по традиционным формулам. К этой ширине раскрытия трещин необходимо добавить ширину раскрытия трещин, вызванную разностью коэффициентов температурного расширения арматуры в бетоне и суммарной температурной деформации бетона, по формуле:
(14)
Перемещения, кривизны и жесткости B элементов, не имеющих трещин в растянутой зоне, определяют по эмпирическим формулам. При этом модуль упругости бетона Eb заменяют на Ebt, значение которого устанавливают по температуре нагрева центра тяжести сечения, коэффициент 0,85 заменяют коэффициентом 0,75, а коэффициент c при длительном нагреве принимают равным 3.
Перемещения, кривизны и жесткости B элементов, эксплуатируемых с трещинами в растянутой зоне, также определяют по формулам гл. VII[1], но по значениям сопротивлений материалов и модулей упругости материалов, соответствующим температуре нагрева. Значение коэффициента упругих деформаций v при длительном нагреве принимают при сухом и нормальном режиме равным 0,15, при влажном режиме - 0,1.