Учет воздействия низких температур при расчете конструкций
В настоящее время отсутствует достаточно надежная методика расчета железобетонных конструкций с учетом воздействия низких температур. Для этого рекомендуется использовать методику, аналогичную расчету конструкций на воздействие повышенных и высоких температур СН 482-76. Исследования [1] показали, что физико-механические свойства бетона зависят от температуры первого охлаждения, числа циклов попеременного замораживания и оттаивания, водонасыщения бетона и его марки по морозостойкости. Степень водонасыщения бетона оказывает наиболее существенное влияние «а свойства бетона при замораживании, поэтому ее рекомендуется учитывать в зависимости от режимов воздействия оды и низких температур, которые установлены СНиП П-21-75.
При первом охлаждении до температуры —190°С прочность на сжатие и модуль упругости возрастают в 1,4—2 раза (рис. 1). Прочность бетона на растяжение при охлаждении увеличивается в 1,2—1,5 раза больше, чем прочность бетона на сжатие. Деформации укорочения сухого бетона с понижением температуры возрастают. В водонасыщенном бетоне они уменьшаются три охлаждении до —10°С и потом заметно возрастают при —45СС, при дальнейшем снижении температуры снова уменьшаются. При попеременном замораживании до температуры —60°С и оттаивании прочность на сжатие и модуль упругости снижаются (рис. 2) и появляются остаточные деформации бетона, которые с увеличением числа циклов замораживания и оттаивания и степени во- донасьпцения бетона заметна возрастают.
Влияние охлаждения на свойства бетона и работу железобетонной конструкции можно разделить на две основные расчетные стадии—первое замораживание до минимальной температуры и длительное попеременное замораживание и оттаивание. Статически определимые конструкции рассчитывают только для второй стадии. Уменьшение прочности и жесткости элементов определяется при длительном действии нагрузки с учетом снижения прочностных и упругопластических свойств бетона от попеременного замораживания и оттаивания. В статически неопределимых конструкциях при первом замораживании возникают наибольшие усилия от воздействия низких температур. Усилия в элементах и их жесткости Определяются от совместного действия охлаждения, нагрузки и собственной массы с учетом повышения прочностных и упрутопластических свойств бетона и арматуры в условиях низкой температуры.
При попеременном замораживании и оттаивании происходит снижение прочности и жесткости элементов и уменьшение усилий от охлаждения. Усилия в элементах и их жесткости находят только при длительном действии нагрузки с учетом снижения прочностных и упругопластических свойств бетона от попеременного замораживания я оттаивания.
При расчете железобетонных конструкций, предназначенных для работы в условиях низких температур, расчетам, а3 — коэффициенты воды и температуры на конструкцию и проектной марки бетона по морозостойкости (табл. 1); lie — абсолютная величина расчетной зимней температуры конструкции;
При температурах ниже —60°С коэффициенты fflei и рем принимаются равными Ом и Вм по табл. 1. Коэффициент линейной температурной деформации бетона нормального твердения aei в зависимости от режима работы конструкции и марки бетона по морозостойкости находят по табл. 2.
Ввиду отсутствия опытных данных изменения упругопластических свойств бетона (при охлаждении коэффициент упругости бетона v принимают таким же, как для нормальных температур.
Физико-механические свойства арматурных сталей в основном зависят от величины низкой температуры (рис. 3), поэтому расчетные сопротивления арматуры марок СтЗ и 35ГС У?а и Ra и дополнительно умножают и а коэффициент условий работы там, который для температуры арматуры от —60 до —130°С иаходят по формуле
Приведенные значения коэффициентов условий работы, а также коэффициенте, учитывающих изменение модуля упругости и температурных деформаций бетона и арматуры, были использованы при расчете прочности, деформаций и момента появления трещин в изгибаемых железобетонных элементах при охлаждении до —70 я —145°С. Расчетные величины удовлетворительно совпали с опытным и [3]. Основные расчета элементов при Охлаждении были положены в основу разработанных НИИЖБ Рекомендаций по расчету на температурные и влажностные воздействия ростверков свайных фундаментов в условиях сурового климата Севера и вечной мерзлоты.